java关于for循环的效率优化

我们知道在实现一个功能的时候是可以使用不同的代码来实现的，那么相应的不同实现方法的性能肯定也是有差别的，所以我们在写一些对性能很敏感的模块的时候，对代码进行优化是很必要的，所以我们说一下for循环(while循环同理)的性能优化。

循环作为三大结构之一，我们在编写代码的时候使用频率非常的高；循环结构的重要性也是不言而喻的，他让我们操作数组、集合和其他一些有规律的事物变得更加的方便，但是如果运用不得当，就会给性能带来很大的负担，所以我们需要掌握一些关键的技巧优化我们的代码：

嵌套循环

long stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
	for (int j = 0; j < 10; j++) {

	}
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("外大内小耗时："+ (endTime - stratTime));		

应改为：

long stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i <10 ; i++) {
	for (int j = 0; j < 10000000; j++) {

	}
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("外小内大耗时："+(endTime - stratTime));

两者耗时对比：

外大内小耗时：200192114  
外小内大耗时：97995997  

我们可以通过结果看出优化后性能提升了一倍，所以嵌套循环应该遵循“外小内大”的原则，这和你拷贝文件的时候复制多个小文件和复制大文件的区别。
其实，这个问题的主要原因是CPU内部的指令执行机制。现在，基本上CPU内部都有分支指令预测，就是当执行（现在大多将这一阶段提前到预取指令时执行）到转移指令时，都会直接从分支目标缓存（BTB）中取出目标指令的地址，然后将要执行的指令提前预取到CPU的指令预取指令队列中。这样，显然大大提高了效率。举个例子，一个10次的一层循环在执行时，除了在第一次和最后一次会预测错误外，其他8次都会预取成功，避免了执行转移指令时重新取出新指令造成的时间浪费。所以，当有两层循环，外层循环数为A，内层为B，A远大于B，那么最终造成的预测错误数为A*2+2，而如果外层数为B，内层数为A，预测错误数为B*2+2，显然后者要节省更多时间，而且这个时间是很可观的。A比B越大，这个时间差越明显。

 

提取与循环无关的表达式

long stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
	i=i*a*b;
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("未提取耗时："+(endTime - stratTime));

应改为：

long stratTime = System.nanoTime();
c = a*b;
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
	i=i*c;
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("已提取耗时："+(endTime - stratTime));

两者耗时对比：

未提取耗时：45973050  
已提取耗时：1955 

代码中的a*b运算和循环是无关的，所以我们应该把他放到循环的外面，避免重复计算，我们可以看到优化后的性能提升了好几个量级，这可是不容忽视的效率问题。

消除循环终止判断时的方法调用

long stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {

}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("未优化list耗时："+(endTime - stratTime));

应改为：

long stratTime = System.nanoTime();
int size = list.size();
for (int i = 0; i < size; i++) {

}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("优化list耗时："+(endTime - stratTime));

两者耗时对比：

未优化list耗时：27375  
优化list耗时：2444 

list.size()每次循环都会被执行一次，这无疑会影响程序的性能，所以应该将其放到循环外面，用一个变量来代替，优化前后的对比也很明显。

异常捕获

long stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
	try {
	} catch (Exception e) {
	}
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("在内部捕获异常耗时："+(endTime - stratTime));

应改为：

long stratTime = System.nanoTime();
try {
     for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
     }
} catch (Exception e) {

}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("在外部捕获异常耗时："+(endTime - stratTime));

两者耗时对比：

在内部捕获异常耗时：12150142  
在外部捕获异常耗时：1955  

捕获异常是很耗资源的，所以不要把try catch放到循环内部，优化后同样有好几个数量级的提升。

性能优化的内容有很多，代码优化只是其中一小部分，我们在日常开发中应养成良好的编码习惯。希望上面的问答对大家有所帮助！

本人转自：https://www.cnblogs.com/lei-z/p/14086042.html