EZLippi-浮生志

优化java代码建议(1)

假设你要统计一个地区的人口平均年龄,你可能写出下面这段代码:

public static void main(String[] args){
   //人口数量50万
   int peopleNum = 50 * 10000;
   List<Integer> heights = new ArrayList<>(peopleNum);

   for(int i =0; i < peopleNum; i++){
       heights.add(new Random().nextInt(300));
   }
   //计算时间
   long start = System.currentTimeMillis();
   System.out.println("平均高度是: " + average(heights));
   System.out.println("运行时间: " + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
   }

   //计算平均值
   public static int average(List<Integer> list){
   int sum = 0;
   //遍历求和
   for(int i : list){
       sum += i;
   }
   return sum/list.size();
   }

这个程序把50万人的身高存入一个ArrayList中,然后通过foreach遍历求和,再计算平均值,输出结果是:

平均高度是: 154
运行时间: 47ms

仅仅是一个算术平均值就花费了47ms,如果是加权平均值等算法,那花的时间肯定更长了,这段代码也没什么好优化的,唯一剩下的就是元素的遍历,List的遍历可以优化吗?

我们之道List的遍历还有另外一种方法,通过下标来索引,代码如下:

public static int average1(List<Integer> list){
    int sum = 0;
    //遍历求和
    for(int i = 0, size = list.size(); i < size; i++){
        sum += list.get(i);
    }
    return sum/list.size();
}

运行结果是:

平均身高是: 154
运行时间: 16ms

可以看到运行时间大幅下降,效率提高了65%,为什么性能得到这么大幅度的提升?

这是因为Arraylist实现了RandomAccess接口(随机存取接口),这就标志这ArrayList是一个可以随机存取的列表,实现RandomAccess接口表明这个类可以随机存取,标志着这个List的元素之间没有关联,两个相邻的元素之间没有相互的依赖关系和索引关系,可以随机访问和存储。

Java中的foreach语法是iterator的变形用法,也就是说foreach和下面的代码等价:

for(Iterator<Integer> i = list.iterator(); i.hasNext();){
    sum += i.next();
}

我们再来想想什么是迭代器,迭代器是23中设计模式中的一种,提供一种方法能够遍历容器的各个元素,同时又无需暴露该对象的实现细节,也就是说需要先创建一个迭代器容器,然后屏蔽内部遍历细节,对外提供hasNext、next方法,问题是ArrayList实现了RandomAccess接口,表明元素之间本来没有关系,可视为了使用迭代器就需要强制建立一种相互“知晓”的一种关系,比如上一个元素可以判断是否有下一个元素,以及下一个元素是什么,这就是通过foreach遍历耗时的原因。

但是有些List实现类不是随机存取的,比如LinkedList类,也是一个列表,但它实现了双向链表,每个数据节点node都有三个数据项:前一个节点的引用、本节点元素、下一个节点的引用,也就是说LinkedList的两个元素之间是有关联的,我知道你的存在,你知道我的存在,这时候使用foreach来遍历效率就会更高,我们把代码中的ArrayList修改成LinkedList之后再运行下,结果如下:

平均身高是: 154
运行时间: 16ms

确实如此,也是16ms,你可能也想用测试一下下标访问方法遍历LinkedList的元素,其实不用测试,效率非常低下。

明白了随机存取和有序存取列表的区别,在遍历列表时就应该采用不同的遍历方式。

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