java性能優化筆記 —— for循環

1.多層嵌套循環

stratTime = System.nanoTime();  
for (int i = 0; i <10000 ; i++) {  
    for (int j = 0; j < 100; j++) {
        for (int k = 0; k < 10; k++) {  
            testFunction(i, j, k);
        }
    }
}
System.out.println("外大內小耗時："+ (endTime - stratTime));

優化後：

stratTime = System.nanoTime();  
for (int i = 0; i <10 ; i++) {  
    for (int j = 0; j < 100; j++) {
        for (int k = 0; k < 10000; k++) {  
            testFunction(i, j, k);
        }
    }
}
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("外小內大耗時："+(endTime - stratTime));

二者耗時對比：

外大內小耗時：1582127649  
外小內大耗時：761666633

優化原理

咱們先分析原代碼循環變量在實例化、初始化、比較、自增等方面的耗時狀況：

優化前：

變量	實例化(次數)	初始化(次數)	比較(次數)	自增(次數)
i	1	1	10000	10000
j	10000	10000	10000*100	10000*100
k	10000*100	10000*100	1000010010	1000010010

優化後：

變量	實例化(次數)	初始化(次數)	比較(次數)	自增(次數)
i	1	1	10	10
j	10	10	10*100	10*100
k	10*100	10*100	1010010000	1010010000

結論

嵌套循環應該遵循「外小內大」的原則

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2.循環變量的實例化應放在循環外

在1.中優化後的代碼基礎上，進行二次優化：

stratTime = System.nanoTime();  
int i, j, k;
for (i = 0; i <10 ; i++) {  
    for (j = 0; j < 100; j++) {
        for (k = 0; k < 10000; k++) {  
            testFunction(i, j, k);
        }
    }
}
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("提取出循環內變量後耗時："+(endTime - stratTime));

結果以下：

外小內大耗時：761666633  
 提取出循環內變量後耗時：748479323

優化並不明顯，可是當循環越大時，耗時會差距更大

## 優化原理
優化後：

變量	實例化(次數)	初始化(次數)	比較(次數)	自增(次數)
i	1	1	10	10
j	1	10	10*100	10*100
k	1	10*100	1010010000	1010010000

結論

循環變量的實例化應該儘可能放在循環外進行

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3.提取與循環無關的表達式

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

優化後：

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

結論：

代碼中a+b與咱們的循環無關，因此應該把它放到外面，避免重複計算。

4.消除循環終止判斷時的方法調用

stratTime = System.nanoTime();  
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {  
      
}  
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("未優化list耗時："+(endTime - stratTime));

優化後：

stratTime = System.nanoTime();  
int size = list.size();  
for (int i = 0; i < size; i++) {  
      
}  
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("優化list耗時："+(endTime - stratTime));

結論

list.size()每次循環都會被執行一次，這無疑會影響程序的性能，因此應該將其放到循環外面，用一個變量來代替。

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5.異常捕獲

stratTime = System.nanoTime();  
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {  
    try {  
    } catch (Exception e) {  
    }  
}  
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("在內部捕獲異常耗時："+(endTime - stratTime));

優化後：

stratTime = System.nanoTime();  
try {  
    for (int i = 0; i < 10000000; i++) {  
    }  
} catch (Exception e) {  
  
}  
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("在外部捕獲異常耗時："+(endTime - stratTime));

結論

捕獲異常是很耗資源的，因此不要講try catch放到循環內部。