HashMap 或 TreeMap 或 LinkedHashMap 哪个迭代最快？

Posted 2023-02-21

【中文标题】HashMap 或 TreeMap 或 LinkedHashMap 哪个迭代最快？

【英文标题】：HashMap or TreeMap or LinkedHashMap which one is fastest to iterate over?

【发布时间】：2013-07-28 10:37:15

【问题描述】：

我有一个Map，它在应用程序启动期间被填满。它在应用程序执行期间不会更改。稍后此映射仅用于迭代其中的所有元素。我应该选择Map 的哪个具体实现？ HashMap 或 TreeMap 或 LinkedHashMap ?更新 插入顺序无关紧要。唯一重要的是所有元素的快速迭代（比如 6000 个元素）。

【问题讨论】：

插入顺序无关紧要。唯一重要的是所有元素的快速迭代（比如 6000 个元素）。

考虑编辑您的帖子而不是添加评论，这很容易错过。

请发布您的profile 结果。

@trashgod：我不明白你的意思。请澄清一下。

【参考方案1】：

从 Java 10 开始，您可以使用Map.of() 重载方法之一或Map.copyOf() 创建unmodifiable Map。由于这些方法返回的映射不支持将任何新条目放入映射中，因此现有的键/值以this answer 中所述的交错模式存储。这应该为您的用例提供最佳性能。

【参考方案2】：

HashMap 通常最快，因为它具有最佳缓存行为（HashMap 直接迭代后备数组，而 TreeMap 和 LinkedHashMap 迭代链接数据结构）。

如果地图在初始化后不会更改，您可能需要使用 ImmutableMap 或 UnmodifiableMap

【讨论】：

故事没那么简单。您应该从 HashMap Javadoc 中添加以下引用：“对集合视图的迭代需要的时间与 HashMap 实例的“容量”（桶的数量）加上其大小（键值映射的数量）成正比。因此，它是如果迭代性能很重要，不要将初始容量设置得太高（或负载因子太低），这一点非常重要。”

@MarkoTopolnik 您从 javadoc 发布的最后一行让我重新考虑我决定盲目使用HashMap 的原因。！！您对这种情况有什么建议？

【参考方案3】：

Map.forEach(BiConsumer) 几乎总是比迭代器快，有时甚至快很多。例如，如果您对这些值求和：

public class TestFor*** 
    int sum = 0;

    // Or whatever Map you are using
    Map<Object, Integer> map = new HashMap();

    static class C implements BiConsumer<Object, Integer> 
        int sum = 0;

        @Override
        public void accept(Object k, Integer v) 
            sum += v;
        
    

    public int getSum(Map map) 
        C c = new C();
        map.forEach(c);
        return c.sum;
    

    public int getSum2(Map map) 
        map.forEach((k, v) -> sum += v);
        return sum;
    

【参考方案4】：

我不会使用地图。如果您只想遍历条目，请根据您的需要创建一个新的 ArrayList 并使用它 - 您无法比 ArrayList 更快地进行迭代。

// Which map you use only chooses the order of the list.
Map<Key,Value> map = new HashMap<>();
// The list to iterate for maximum speed.
List<Map.Entry<Key,Value>> list = new ArrayList<>(map.entrySet());

这样，您只需遍历条目集一次即可构建列表。从那时起，您将一次又一次地遍历列表 - 这当然应该接近最佳状态。

注意根据 Marko 的建议，从 LinkedList 更改为 ArrayList。

【讨论】：

由于元素的非常非常密集的包装，数组迭代当然要快得多。

好点 Marko - 所以如果可以从 ArrayList 中选择观察到的加速，然后使用它，但你会占用更多内存。 LinkedList 将增加最小的内存开销。

不，LinkedList 实际上是最浪费的：它为每个列表节点分配一个完整的对象。 ArrayList 只有一个数组，如果您从现有地图转换，自然可以调整其大小。但我的建议是一个普通数组而不是ArrayList。对于固定列表，您真的不会从 ArrayList 获得任何收益。

@MarkoTopolnik - 你是对的 - 我在发布之后才意识到这一点。我会改变我的帖子。有时我仍然在 C 中思考。

【参考方案5】：

此处的其他答案均未考虑 CPU 缓存的影响，当涉及迭代时，它可能巨大。

改善这一点的一种方法是仅使用交错键和值的单个数组（偶数索引处的键，奇数索引处的值）。这会将这些数据项紧密地组合在一起，并最大限度地利用缓存，至少对于引用而言。

但是，如果您可以避免创建保存数据的对象并只使用原始值数组，那么真正的、令人惊叹的改进将会实现。当然，这在很大程度上取决于您的用例。

【讨论】：

在我的例子中，我存储了一个ID，它是一个整数作为键，一个用户定义的数据类型的object 作为值。所以，我认为我不能为此目的使用单个数组，因为 key 和 value 的数据类型不同。

如果您不知道值类型，那么您只能优化对键和值引用的访问。 可能有一个单独的原语int[] 用于键和另一个用于值。如果您真的想要最后一英寸的性能，则必须对这些替代方案进行基准测试。

感谢您提供不同的创新选择。我一定很想尝试一下。但是我对这三个Maps 的迭代能力的一些疑问仍然没有消除:(。我知道value 类型，因为我自己设计了该类，其对象将成为map 的value。在我的情况下，三个Maps 中的哪一个将具有最快的迭代在我的脑海中仍然没有明确的硬连线:(

没有人能给出最终答案：您必须对其进行基准测试。当您这样做时，请使用 Google Caliper 或 Oracle jmh 等微基准测试工具。否则你几乎肯定会得到不恰当的结果。是的，表演是一门艰巨的课题，需要大量的知识、经验和直觉。只是没有通往它的皇家之路。

我根本不会打扰迭代器，根本不需要。关键是，当您迭代时，您访问的是连续的 RAM 地址，而不是到处撒播您的请求。所有 CPU 缓存架构都在假设下一次访问将在当前访问之前进行优化。

【参考方案6】：

我同意 Zim-Zam 的回答，并补充一点：如果您需要在迭代过程中同时访问 keys 和 values，最快的方法是使用entrySet() 方法，如 here 所述。

现在，如果您确定地图永远不会改变，为什么不使用单独的数据结构进行迭代呢？例如：在完成的地图上迭代一次并用它的内容填充几个数组，一个带有键，另一个带有值，在相同的对应位置。然后遍历这些数组将尽可能快。

【讨论】：

是不是说Hashmap的entrySet()方法得到的set得到的Iterator会比TreeMap的快？我知道Hashmap 中的insertion 和searching 比Treemap 快，但我想知道Iterator 对他们俩的性能

@Mac 不，这意味着如果使用entrySet() 返回的集合，遍历地图会更快。另一件事是遍历HashMap 可能比遍历TreeMap 更快

从HashMap 的entrySet() 获得的Iterator 可能更快，因为它是在内部实现的。

你用过可能。但是，我可以保证HashMap 的性能会更快吗？

您应该运行分析器并亲自查看，这是唯一确定的方法。我正在根据我对类内部的了解来估计相对速度，但有很多因素在起作用 - 不要相信我的话，进行一些测量。

【参考方案7】：

如果你的map只用于迭代元素，而且迭代速度很重要，那么将map转换为ArrayList并迭代它，这将是最快的方式。

【讨论】：

如何将HashMap 转换为ArrayList？ Arraylist 将如何存储 key-value 对 Hashmap？

@Mac 遍历 Map 的 entrySet() 并将键复制到键数组中，并将值复制到值数组中，如我的回答中所建议的那样。

@Mac - 简单。创建一个类来保存您的键和值，然后创建该类的 ArrayList ...

@radai 该类已经存在，它是Map.Entry 内部使用的Map

@ÓscarLópez - 在任何不是地图的上下文中使用 Map.Entry （比如他从地图切换到列表）都是丑陋的。