Java8 ArrayList之forEach使用
之前使用Java8、顺便整理自己学到的一些
一、用法
常用写法
for (String str : list){
System.out.println(str);
}
Java8中
list.forEach(str-> System.out.println(str));
list.forEach(str-> {});//{}中可以写逻辑
代码看上去更简洁
二、效率
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i=0;i<1000000;i++){
list.add("str"+i);
}
for1(list);
for2(list);
for3(list);
for4(list);
}
public static void for1(List<String> list){
long startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
stringBuilder.append(list.get(i));
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for1 execute time : "+(endTime-startTime) +" ms");
}
public static void for2(List<String> list){
long startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for (String str : list){
stringBuilder.append(str);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for2 execute time : "+(endTime-startTime) +" ms");
}
public static void for3(List<String> list){
long startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
list.forEach(c -> {
stringBuilder.append(c);
});
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for3 execute time : "+(endTime-startTime) +" ms");
}
public static void for4(List<String> list){
long startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
list.stream().forEach(c -> {
stringBuilder.append(c);
});
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for4 execute time : "+(endTime-startTime) +" ms");
}
执行结果：
for1 execute time : 33 ms
for2 execute time : 52 ms
for3 execute time : 78 ms
for4 execute time : 37 ms
结果分析：
虽然forEach使代码看上去更简洁，但是从效率上看却是相反的，最原始的循环效率最高，操作越方便的反而性能会下降，操作越方便的方法其内部都是层层调用
default void forEach(Consumer<? super T> action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}
至于list.stream().forEach听说它可以支持多线程并行操作。
ArrayList在foreach中remove的问题分析
都说ArrayList在用foreach循环的时候，不能add元素，也不能remove元素，可能会抛异常，那我们就来分析一下它具体的实现。我目前的环境是Java8。
有下面一段代码：
public class TestForEachList extends BaseTests {
@Test
public void testForeach() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (String s : list) {
}
}
}
代码很简单，一个ArrayList添加3个元素，foreach循环一下，啥都不干。那么foreach到底是怎么实现的呢，暴力的方法看一下，编译改类，用 javap -c TestForEachList查看class文件的字节码，如下：
javap -c TestForEachList
Warning: Binary file TestForEachList contains collection.list.TestForEachList
Compiled from "TestForEachList.java"
public class collection.list.TestForEachList extends com.ferret.BaseTests {
public collection.list.TestForEachList();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method com/ferret/BaseTests."<init>":()V
4: return
public void testForeach();
Code:
0: new #2 // class java/util/ArrayList
3: dup
4: invokespecial #3 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: ldc #4 // String 1
11: invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
16: pop
17: aload_1
18: ldc #6 // String 2
20: invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
25: pop
26: aload_1
27: ldc #7 // String 3
29: invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
34: pop
35: aload_1
36: invokeinterface #8, 1 // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
41: astore_2
42: aload_2
43: invokeinterface #9, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
48: ifeq 64
51: aload_2
52: invokeinterface #10, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
57: checkcast #11 // class java/lang/String
60: astore_3
61: goto 42
64: return
}
可以勉强读，大约是调用了List.iterator，然后根据iterator的hasNext方法返回结果判断是否有下一个，根据next方法取到下一个元素。
但是是总归是体验不好，我们是现代人，所以用一些现代化的手段，直接用idea打开该class文件自动反编译，得到如下内容：
public class TestForEachList extends BaseTests {
public TestForEachList() {
}
@Test
public void testForeach() {
List<String> list = new ArrayList();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
String var3;
for(Iterator var2 = list.iterator(); var2.hasNext(); var3 = (String)var2.next()) {
;
}
}
}
体验好多了，再对比上面的字节码文件，没错
for(Iterator var2 = list.iterator(); var2.hasNext(); var3 = (String)var2.next()) {
;
}
这就是脱掉语法糖外壳的foreach的真正实现。
接下来我们看看这三个方法具体都是怎么实现的：
iterator
ArrayList的iterator实现如下：
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
int expectedModCount = modCount;
//省略部分实现
}
Itr是ArrayList中的内部类，所以list.iterator()的作用是返回了一个Itr对象赋值到var2，后面调用var2.hasNext()，var2.next()就是Itr的具体实现了。
这里还值的一提的是expectedModCount， 这个变量记录被赋值为modCount， modCount是ArrayList的父类AbstractList的一个字段，这个字段的含义是list结构发生变更的次数，通常是add或remove等导致元素数量变更的会触发modCount++。
下面接着看itr.hasNext()``var2.next()的实现。
itr.hasNext 和 itr.next 实现
hasNext很简单
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
当前index不等于size则说明还没迭代完，这里的size是外部类ArrayList的字段，表示元素个数。
在看next实现：
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
next方法第一步 checkForComodification()，它做了什么？ 如果modCount != expectedModCount就抛出异常ConcurrentModificationException。modCount是什么？外部类ArrayList的元素数量变更次数；expectedModCount是什么？初始化内部类Itr的时候外部类的元素数量变更次数。
所以，如果在foreach中做了add或者remove操作会导致程序异常ConcurrentModificationException。这里可以走两个例子：
@Test(expected = ConcurrentModificationException.class)
public void testListForeachRemoveThrow() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (String s : list) {
list.remove(s);
}
}
@Test(expected = ConcurrentModificationException.class)
public void testListForeachAddThrow() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (String s : list) {
list.add(s);
}
}
单元测试跑过，都抛了ConcurrentModificationException。
checkForComodification()之后的代码比较简单这里就不分析了。
倒数第二个元素的特殊
到这里我们来捋一捋大致的流程：
1.获取到Itr对象赋值给var2
2.判断hasNext，也就是判断cursor != size，当前迭代元素下标不等于list的个数，则返回true继续迭代；反之退出循环
3.next取出迭代元素
- checkForComodification()，判断modCount != expectedModCount，元素数量变更次数不等于初始化内部类Itr的时元素变更次数，也就是在迭代期间做过修改就抛ConcurrentModificationException。
- 如果检查通过cursor++
下面考虑一种情况：remove了倒数第二个元素会发生什么？代码如下：
@Test
public void testListForeachRemoveBack2NotThrow() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (String s : list) {
System.out.println(s);
if ("2".equals(s)) {
list.remove(s);
}
}
}
猜一下会抛出异常吗？答案是否定的。输出为：
1
2
发现少了3没有输出。 分析一下
在倒数第二个元素"2"remove后，list的size-1变为了2，而此时itr中的cur在next方法中取出元素"2"后，做了加1，值变为2了，导致下次判断hasNext时，cursor==size，hasNext返回false，最终最后一个元素没有被输出。
如何避坑
foreach中remove 或 add 有坑，
- 在foreach中做导致元素个数发生变化的操作(remove, add等)时，会抛出ConcurrentModificationException异常
- 在foreach中remove倒数第二个元素时，会导致最后一个元素不被遍历
那么我们如何避免呢？不能用foreach我们就用fori嘛，如下代码：
@Test
public void testListForiMiss() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.println(list.get(i));
list.remove(i);
}
}
很明显上面是一个错误的示范，输出如下：
1
3
原因很简单，原来的元素1被remove后，后面的向前拷贝，2到了原来1的位置（下标0），3到了原来2的位置（下标1），size由3变2，i+1=1，输出list.get(1)就成了3，2被漏掉了。
下面说下正确的示范：
方法一，还是fori，位置前挪了减回去就行了, remove后i--：
@Test
public void testListForiRight() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.println(list.get(i));
list.remove(i);
i--; //位置前挪了减回去就行了
}
}
方法二，不用ArrayList的remove方法，用Itr自己定义的remove方法，代码如下：
@Test
public void testIteratorRemove() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
Iterator<String> itr = list.iterator();
while (itr.hasNext()) {
String s = itr.next();
System.out.println(s);
itr.remove();
}
}
为什么itr自己定义的remove就不报错了呢？看下源码：
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
//依然有校验数量是否变更
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
//但是变更之后重新赋值了，又相等了
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
依然有 checkForComodification()校验，但是看到后面又重新赋值了，所以又相等了。
ok，以上就是全部内容。介绍了foreach中list remove的坑，以及如何避免。希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持自学编程网。
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