深入解析for与foreach遍历集合时的性能差异

虽然遍历集合的方式多种多样，但底层主要依赖于for循环和foreach（迭代器）。尽管两者都能实现遍历集合的功能，但在效率上存在显著差异。我们先来看一个具体的代码示例：

public static void main(String[] args) {
    List linkedList = new LinkedList<>();
    for (int i = 0; i <100000; i++) {
        linkedList.add("L1");
    }
    long time1 = System.currentTimeMillis();
    // for遍历
    for (int i = 0; i         System.out.println(linkedList.get(i));
    }
    long time2 = System.currentTimeMillis();
    // foreach遍历
    for (String s : linkedList) {
        System.out.println(s);
    }
    long time3 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("for执行时间：" + (time2 - time1));
    System.out.println("foreach执行时间：" + (time3 - time2));
}

在这个例子中，我们创建了一个包含10万个元素的LinkedList，并分别使用for循环和foreach（迭代器）进行遍历，同时记录了两种方式的耗时。从结果可以看出，for循环的耗时明显长于foreach。

要理解为什么会有这么大的差距，我们需要查看源码。实际上，差距主要出现在获取元素的方式上。以for循环为例，每次调用linkedList.get(i)都会触发以下操作：

public E get(int index) {
    checkElementIndex(index);
    return node(index).item;
}

其中，node方法如下所示：

Node node(int index) {
    if (index <(size >> 1)) {
        Node x = first;
        for (int i = 0; i             x = x.next;
        return x;
    } else {
        Node x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}

从上述代码可以得出以下几点结论：

• LinkedList底层是一个双向链表，可以从头部或尾部遍历，这有助于提高获取元素的效率。
• 当索引小于集合元素数量的一半时，从头部开始遍历；否则从尾部开始遍历。
• 每次获取元素时，都需要从头或尾逐个遍历直到找到目标元素，这是导致for循环遍历LinkedList较慢的原因。

那么，如果集合类型是ArrayList，使用for和foreach的差距大吗？由于ArrayList底层是数组，通过索引获取元素的效率非常高，因此使用for与foreach在效率上的差异几乎可以忽略不计。