Java 中的數組與列表性能

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一、簡介

在 Java 編程語言中，數組和列表是存儲元素集合的兩種主要數據結構。

數組和列表各有利弊，選擇合適的數據結構取決於我們用例的具體要求。

在本教程中，我們將檢查 Java 中數組和列表之間的性能差異，並提供測試示例以使用 Java Microbenchmark Harness (JMH) 比較它們的效率。

2.創建新對象的表現

讓我們使用一個簡單的 Java 示例來比較創建數組和ArrayList的性能：

@Benchmark
 public Integer[] arrayCreation() {
 return new Integer[256];
 }

 @Benchmark
 public ArrayList<Integer> arrayListCreation() {
 return new ArrayList<>(256);
 }

下表顯示了以納秒為單位創建數組和ArrayList所花費的時間：

基準	模式	計數	時間	錯誤	單位
陣列 - 創建	平均值	5個	202.909	2.135	納秒/操作
列表 - 創建	平均值	5個	231.565	103.332	納秒/操作

結果表明，創建數組的平均時間 (202.909 ns/op) 比創建ArrayList的平均時間 (231.565 ns/op) 快得多。

3. 添加項目的表現

讓我們比較一下在數組和ArrayList中添加項目的性能：

@Benchmark
 public Integer[] arrayItemsSetting() {
 for (int i = 0; i < 256; i++) {
 array[i] = i;
 }
 return array;
 }

 @Benchmark
 public ArrayList<Integer> arrayListItemsSetting() {
 for (int i = 0; i < 256; i++) {
 list.add(i);
 }
 return list;
 }

下表顯示了為數組和ArrayList中的項目設置值所花費的時間（以納秒為單位）：

基準	模式	計數	時間	錯誤	單位
數組——加法	平均值	5個	2587.040	671.391	納秒/操作
列表 - 添加	平均值	5個	2269.738	906.403	納秒/操作

基準測試結果表明，在數組中設置一項所需的平均時間為 (2587.040 ns/op)，這比創建ArrayList所需的平均時間 (2269.738 ns/op) 慢。

4. 獲取物品的表現

讓我們比較一下從數組和ArrayList獲取項目值的性能：

@Benchmark
 public void arrayItemsRetrieval(Blackhole blackhole) {
 for (int i = 0; i < 256; i++) {
 int item = array[i];
 blackhole.consume(item);
 }
 }

 @Benchmark
 public void arrayListItemsRetrieval(Blackhole blackhole) {
 for (int i = 0; i < 256; i++) {
 int item = list.get(i);
 blackhole.consume(item);
 }
 }

下表顯示了從數組和 ArrayList 中檢索項目所花費的時間（以納秒為單位）：

基準	模式	計數	時間	錯誤	單位
數組 - 獲取	平均值	5個	102.974	2.569	納秒/操作
列表 - 獲取	平均值	5個	244.635	166.331	納秒/操作

該陣列具有更快的項目檢索時間（102.974 ns/op）。相比之下， ArrayList的項目檢索時間更長，為 (244.635 ns/op)，因為需要遍曆元素以找到所需的項目。

5. 克隆性能

讓我們比較一下克隆/複製數組和ArrayList的性能：

@Benchmark
 public void arrayCloning(Blackhole blackhole) {
 Integer[] newArray = array.clone();
 blackhole.consume(newArray);
 }

 @Benchmark
 public void arrayListCloning(Blackhole blackhole) {
 ArrayList<Integer> newList = new ArrayList<>(list);
 blackhole.consume(newList);
 }

下表顯示了以納秒為單位克隆/複製數組和 ArrayList 所花費的時間：

基準	模式	計數	時間	錯誤	單位
陣列 - 克隆	平均值	5個	204.608	5.270	納秒/操作
列表 - 克隆	平均值	5個	232.177	80.040	納秒/操作

數組克隆比ArrayList快得多，因為數組創建是一種更簡單的操作，涉及分配連續的內存塊，而ArrayList創建涉及額外的開銷，例如初始化內部數據結構和在添加元素時動態調整列表的大小。

請記住，實際性能可能因各種因素而異，例如集合的大小和執行代碼的硬件。

六，結論

總之，本文比較了 Java 中數組和列表的性能。但是，請務必注意，實際性能可能因集合大小和硬件而異。

GitHub 上提供了完整的示例代碼。