原始数组的现代 for 循环

Question

原始数组上的 for 循环之间是否存在性能差异？

假设：

double[] doubleArray = new double[300000];


for (double var: doubleArray) 
   someComplexCalculation(var);

或：

for ( int i = 0, y = doubleArray.length; i < y; i++)
   someComplexCalculation(doubleArray[i]);

测试结果

我实际上分析了它：

Total timeused for modern loop= 13269ms
Total timeused for old loop   = 15370ms

所以现代循环实际上运行得更快，至少在我的 Mac OSX JVM 1.5 上是这样。

Answer 1

我对你的问题非常好奇，即使在我之前的回答之后。所以我决定自己也检查一下。我写了一小段代码（请忽略关于检查数字是否为素数的数学正确性;-)）：

public class TestEnhancedFor {

    public static void main(String args[]){
        new TestEnhancedFor();
    }

    public TestEnhancedFor(){
        int numberOfItems = 100000;
        double[] items = getArrayOfItems(numberOfItems);
        int repetitions = 0;
        long start, end;

        do {
            start = System.currentTimeMillis();
            doNormalFor(items);
            end = System.currentTimeMillis();
            System.out.printf("Normal For. Repetition %d: %d\n", 
                    repetitions, end-start);

            start = System.currentTimeMillis();
            doEnhancedFor(items);
            end = System.currentTimeMillis();
            System.out.printf("Enhanced For. Repetition %d: %d\n\n", 
                    repetitions, end-start);

        } while (++repetitions < 5);
    }

    private double[] getArrayOfItems(int numberOfItems){
        double[] items = new double[numberOfItems];
        for (int i=0; i < numberOfItems; i++)
            items[i] = i;
        return items;
    }

    private void doSomeComplexCalculation(double item){
        // check if item is prime number
        for (int i = 3; i < item / 2; i+=2){
            if ((item / i) == (int) (item / i)) break;
        }
    }

    private void doNormalFor(double[] items){
        for (int i = 0; i < items.length; i++)
            doSomeComplexCalculation(items[i]);
    }

    private void doEnhancedFor(double[] items){
        for (double item : items)
            doSomeComplexCalculation(item);
    }

}

运行该应用程序为我提供了以下结果：

正常。重复0：5594 增强版。重复0：5594

正常。重复1：5531 增强版。重复1：5547

正常。重复2：5532 增强版。重复2：5578

正常。重复3：5531 增强版。重复3：5531

正常。重复4：5547 增强版。重复4：5532

我们可以看到，结果之间的差异非常小，有时正常循环运行得更快，有时增强循环更快。由于我的电脑中打开了其他应用程序，我觉得这很正常。此外，只有第一次执行比其他执行慢——我相信这与 JIT 优化有关。

正常循环的平均时间（不包括第一次重复）为 5535.25 毫秒，增强循环为 5547 毫秒。但是我们可以看到两个循环的最佳运行时间是相同的（5531ms），所以我认为我们可以得出两个循环具有相同性能的结论——并且经过时间的变化是由于其他应用程序（甚至机器的操作系统）。

Answer 2

您的手写“旧”表单执行的指令更少，并且可能更快，尽管您必须在给定的 JIT 编译器下对其进行分析才能确定。 “新”形式肯定不更快。

如果您查看反汇编代码（由 Sun 的 JDK 1.5 编译），您会发现“新”形式等同于以下代码：

1: double[] tmp = doubleArray;
2: for (int i = 0, y = tmp.length; i < y; i++) {
3:   double var = tmp[i];
4:   someComplexCalculation(var);
5: }

因此，您可以看到使用了更多的局部变量。在第 1 行将doubleArray 分配给tmp 是“额外的”，但它不会出现在循环中，并且可能无法测量。第 3 行对var 的赋值也是额外的。如果在性能上有差异，这将是负责任的。

第 1 行似乎没有必要，但如果数组是在进入循环之前由方法计算的，则缓存结果是样板。

也就是说，我会使用新形式，除非您需要对索引变量做一些事情。 JIT 编译器可能会在运行时优化掉任何性能差异，并且新形式更加清晰。如果您继续“手动”执行此操作，您可能会错过未来的优化。一般来说，一个好的编译器可以很好地优化“愚蠢”的代码，但会绊倒“聪明”的代码。

Answer 3

我的观点是你不知道也不应该猜测。这些天试图超越编译器是徒劳的。

有时人们学习“模式”似乎可以优化某些操作，但在 Java 的下一个版本中，这些模式实际上更慢。

始终尽可能清楚地编写它，并且在您真正掌握一些用户规范并且未能满足某些要求之前不要担心优化，即使如此，在测试之前和之后运行时也要非常小心以确保您的“修复”实际上对其进行了足够的改进以使该要求通过。

编译器可以做一些惊人的事情，真的会让你大吃一惊，即使你做了一些迭代某个大范围的测试，如果你有一个较小的范围或改变循环内发生的事情，它的执行可能会完全不同.

即时编译意味着它有时可以胜过 C，并且没有理由在某些情况下不能胜过静态汇编语言（汇编无法事先确定不需要调用，Java 有时可以就是这样。

总而言之：您可以在代码中投入的最大价值就是将其编写成可读性。

Answer 4

为什么不自己测量呢？

这听起来有点刺耳，但是这类问题很容易验证自己。

只需创建数组并执行每个循环 1000 次或更多次，然后测量时间量。重复几次以消除故障。

Answer 5

没有区别。 Java 会将增强的 for 转换为普通的 for 循环。增强的 for 只是一个“语法糖”。两个循环生成的字节码是相同的。