Java基础-集合类-集合遍历

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遍历方法的实现原理

• 1、传统的for循环遍历，基于计数器的：
  遍历者自己在集合外部维护一个计数器，然后依次读取每一个位置的元素，当读取到最后一个元素后，停止。主要就是需要按元素的位置来读取元素。
• 2、迭代器遍历，Iterator：
  每一个具体实现的数据集合，一般都需要提供相应的Iterator。相比于传统for循环，Iterator取缔了显式的遍历计数器。所以基于顺序存储集合的Iterator可以直接按位置访问数据。而基于链式存储集合的Iterator，正常的实现，都是需要保存当前遍历的位置。然后根据当前位置来向前或者向后移动指针。
• 3、foreach循环遍历：
  根据反编译的字节码可以发现，foreach内部也是采用了Iterator的方式实现，只不过Java编译器帮我们生成了这些代码。

各遍历方式对于不同的存储方式，性能如何？

• 1、传统的for循环遍历，基于计数器的：
  因为是基于元素的位置，按位置读取。所以我们可以知道，对于顺序存储，因为读取特定位置元素的平均时间复杂度是O(1)，所以遍历整个集合的平均时间复杂度为O(n)。而对于链式存储，因为读取特定位置元素的平均时间复杂度是O(n)，所以遍历整个集合的平均时间复杂度为O(n2)（n的平方）。
  ArrayList按位置读取的代码：直接按元素位置读取。
  LinkedList按位置读取的代码：每次都需要从第0个元素开始向后读取。其实它内部也做了小小的优化。
• 2、迭代器遍历，Iterator：
  那么对于RandomAccess类型的集合来说，没有太多意义，反而因为一些额外的操作，还会增加额外的运行时间。但是对于Sequential Access的集合来说，就有很重大的意义了，因为Iterator内部维护了当前遍历的位置，所以每次遍历，读取下一个位置并不需要从集合的第一个元素开始查找，只要把指针向后移一位就行了，这样一来，遍历整个集合的时间复杂度就降低为O(n)；
  （这里只用LinkedList做例子）LinkedList的迭代器，内部实现，就是维护当前遍历的位置，然后操作指针移动就可以了：
• 3、foreach循环遍历：
  分析Java字节码可知，foreach内部实现原理，也是通过Iterator实现的，只不过这个Iterator是Java编译器帮我们生成的，所以我们不需要再手动去编写。但是因为每次都要做类型转换检查，所以花费的时间比Iterator略长。时间复杂度和Iterator一样。

各遍历方式的适用于什么场合？

• 1、传统的for循环遍历，基于计数器的：
  顺序存储：读取性能比较高。适用于遍历顺序存储集合。
  链式存储：时间复杂度太大，不适用于遍历链式存储的集合。
• 2、迭代器遍历，Iterator：
  顺序存储：如果不是太在意时间，推荐选择此方式，毕竟代码更加简洁，也防止了Off-By-One的问题。
  链式存储：意义就重大了，平均时间复杂度降为O(n)，还是挺诱人的，所以推荐此种遍历方式。
• 3、foreach循环遍历：
  foreach只是让代码更加简洁了，但是他有一些缺点，就是遍历过程中不能操作数据集合（删除等），所以有些场合不使用。而且它本身就是基于Iterator实现的，但是由于类型转换的问题，所以会比直接使用Iterator慢一点，但是还好，时间复杂度都是一样的。所以怎么选择，参考上面两种方式，做一个折中的选择。

Java遍历集合的最佳实践是什么？

Java数据集合框架中，提供了一个RandomAccess接口，该接口没有方法，只是一个标记。通常被List接口的实现使用，用来标记该List的实现是否支持Random Access。
一个数据集合实现了该接口，就意味着它支持Random Access，按位置读取元素的平均时间复杂度为O(1)。比如ArrayList。
而没有实现该接口的，就表示不支持Random Access。比如LinkedList。
所以看来JDK开发者也是注意到这个问题的，那么推荐的做法就是，如果想要遍历一个List，那么先判断是否支持Random Access，也就是 list instanceof RandomAccess。
比如：

if (list instanceof RandomAccess) {
    //使用传统的for循环遍历。
} else {
    //使用Iterator或者foreach。
}