概述
Java语言中，提供了一套数据集合框架，其中定义了一些诸如List、Set等抽象数据类型，每一个抽象数据类型的各个具体实现，底层又采用了不一样的实现方式，好比ArrayList和LinkedList。java
除此以外，Java对于数据集合的遍历，也提供了几种不一样的方式。开发人员必需要清楚的明白每一种遍历方式的特色、适用场合、以及在不一样底层实现上的表现。下面就详细分析一下这一块内容。node
数据元素是怎样在内存中存放的？
数据元素在内存中，主要有2种存储方式：设计模式
一、顺序存储，Random Access(Direct Access)：
这种方式，相邻的数据元素存放于相邻的内存地址中，整块内存地址是连续的。能够根据元素的位置直接计算出内存地址，直接进行读取。读取一个特定位置元素的平均时间复杂度为O(1)。正常来讲，只有基于数组实现的集合，才有这种特性。Java中以ArrayList为表明。数组
二、链式存储，Sequential Access：
这种方式，每个数据元素，在内存中都不要求处于相邻的位置，每一个数据元素包含它下一个元素的内存地址。不能够根据元素的位置直接计算出内存地址，只能按顺序读取元素。读取一个特定位置元素的平均时间复杂度为O(n)。主要以链表为表明。Java中以LinkedList为表明。框架
Java中提供的遍历方式有哪些？
一、传统的for循环遍历，基于计数器的：
遍历者本身在集合外部维护一个计数器，而后依次读取每个位置的元素，当读取到最后一个元素后，中止。主要就是须要按元素的位置来读取元素。这也是最原始的集合遍历方法。dom
写法为：oop
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
list.get(i);
}二、迭代器遍历，Iterator：
Iterator原本是OO的一个设计模式，主要目的就是屏蔽不一样数据集合的特色，统一遍历集合的接口。Java做为一个OO语言，天然也在Collections中支持了Iterator模式。性能
写法为：优化
Iterator iterator =list.iterator();while(iterator.hasNext()) {
iterator.next();
}三、foreach循环遍历：
屏蔽了显式声明的Iterator和计数器。spa
优势：代码简洁，不易出错。
缺点：只能作简单的遍历，不能在遍历过程当中操做(删除、替换)数据集合。
写法为：
for(ElementType element : list) {
}每一个遍历方法的实现原理是什么？
一、传统的for循环遍历，基于计数器的：
遍历者本身在集合外部维护一个计数器，而后依次读取每个位置的元素，当读取到最后一个元素后，中止。主要就是须要按元素的位置来读取元素。
二、迭代器遍历，Iterator：
每个具体实现的数据集合，通常都须要提供相应的Iterator。相比于传统for循环，Iterator取缔了显式的遍历计数器。因此基于顺序存储集合的Iterator能够直接按位置访问数据。而基于链式存储集合的Iterator，正常的实现，都是须要保存当前遍历的位置。而后根据当前位置来向前或者向后移动指针。
三、foreach循环遍历：
根据反编译的字节码能够发现，foreach内部也是采用了Iterator的方式实现，只不过Java编译器帮咱们生成了这些代码。
各遍历方式对于不一样的存储方式，性能如何？
一、传统的for循环遍历，基于计数器的：
由于是基于元素的位置，按位置读取。因此咱们能够知道，对于顺序存储，由于读取特定位置元素的平均时间复杂度是O(1)，因此遍历整个集合的平均时间复杂度为O(n)。而对于链式存储，由于读取特定位置元素的平均时间复杂度是O(n)，因此遍历整个集合的平均时间复杂度为O(n2)(n的平方)。
ArrayList按位置读取的代码：直接按元素位置读取。
transientObject[] elementData;public E get(intindex) {
rangeCheck(index);returnelementData(index);
}
E elementData(intindex) {return(E) elementData[index];
}LinkedList按位置读取的代码：每次都须要从第0个元素开始向后读取。其实它内部也作了小小的优化。
transient int size = 0;transient Nodefirst;transient Nodelast;public E get(intindex) {
checkElementIndex(index);returnnode(index).item;
}
Node node(intindex) {if (index < (size >> 1)) { //查询位置在链表前半部分，从链表头开始查找
Node x =first;for (int i = 0; i < index; i++)
x=x.next;returnx;
}else { //查询位置在链表后半部分，从链表尾开始查找
Node x =last;for (int i = size - 1; i > index; i--)
x=x.prev;returnx;
}
}二、迭代器遍历，Iterator：
那么对于RandomAccess类型的集合来讲，没有太多意义，反而由于一些额外的操做，还会增长额外的运行时间。可是对于Sequential Access的集合来讲，就有很重大的意义了，由于Iterator内部维护了当前遍历的位置，因此每次遍历，读取下一个位置并不须要从集合的第一个元素开始查找，只要把指针向后移一位就好了，这样一来，遍历整个集合的时间复杂度就下降为O(n)；
(这里只用LinkedList作例子)LinkedList的迭代器，内部实现，就是维护当前遍历的位置，而后操做指针移动就能够了：
代码：
publicE next() {
checkForComodification();if (!hasNext())throw newNoSuchElementException();
lastReturned=next;
next=next.next;
nextIndex++;returnlastReturned.item;
}publicE previous() {
checkForComodification();if (!hasPrevious())throw newNoSuchElementException();
lastReturned= next = (next == null) ?last : next.prev;
nextIndex--;returnlastReturned.item;
}三、foreach循环遍历：
分析Java字节码可知，foreach内部实现原理，也是经过Iterator实现的，只不过这个Iterator是Java编译器帮咱们生成的，因此咱们不须要再手动去编写。可是由于每次都要作类型转换检查，因此花费的时间比Iterator略长。时间复杂度和Iterator同样。
使用Iterator的字节码：
Code:0: new #16 //class java/util/ArrayList
3: dup4: invokespecial #18 //Method java/util/ArrayList."":()V
7: astore_18: aload_19: invokeinterface #19, 1 //InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
14: astore_215: goto 25
18: aload_219: invokeinterface #25, 1 //InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
24: pop25: aload_226: invokeinterface #31, 1 //InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
31: ifne 18
34: return使用foreach的字节码：
Code:0: new #16 //class java/util/ArrayList
3: dup4: invokespecial #18 //Method java/util/ArrayList."":()V
7: astore_18: aload_19: invokeinterface #19, 1 //InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
14: astore_315: goto 28
18: aload_319: invokeinterface #25, 1 //InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
24: checkcast #31 //class loop/Model
27: astore_228: aload_329: invokeinterface #33, 1 //InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
34: ifne 18
37: return各遍历方式的适用于什么场合？
一、传统的for循环遍历，基于计数器的：
顺序存储：读取性能比较高。适用于遍历顺序存储集合。
链式存储：时间复杂度太大，不适用于遍历链式存储的集合。
二、迭代器遍历，Iterator：
顺序存储：若是不是太在乎时间，推荐选择此方式，毕竟代码更加简洁，也防止了Off-By-One的问题。
链式存储：意义就重大了，平均时间复杂度降为O(n)，仍是挺诱人的，因此推荐此种遍历方式。
三、foreach循环遍历：
foreach只是让代码更加简洁了，可是他有一些缺点，就是遍历过程当中不能操做数据集合(删除等)，因此有些场合不使用。并且它自己就是基于Iterator实现的，可是因为类型转换的问题，因此会比直接使用Iterator慢一点，可是还好，时间复杂度都是同样的。因此怎么选择，参考上面两种方式，作一个折中的选择。
Java的最佳实践是什么？
Java数据集合框架中，提供了一个RandomAccess接口，该接口没有方法，只是一个标记。一般被List接口的实现使用，用来标记该List的实现是否支持Random Access。
一个数据集合实现了该接口，就意味着它支持Random Access，按位置读取元素的平均时间复杂度为O(1)。好比ArrayList。
而没有实现该接口的，就表示不支持Random Access。好比LinkedList。
因此看来JDK开发者也是注意到这个问题的，那么推荐的作法就是，若是想要遍历一个List，那么先判断是否支持Random Access，也就是 list instanceof RandomAccess。
好比：
if (list instanceofRandomAccess) {//使用传统的for循环遍历。
} else{//使用Iterator或者foreach。
}
