Java的for循环和while循环。性能差异？

Question

假设我有以下代码，其中有三个for循环来执行某些操作。如果我将最外层的for循环更改为while循环，它会运行得更快吗？谢谢~~

int length = 200;
int test = 0;
int[] input = new int[10];

for(int i = 1; i <= length; i++) {
    for (int j = 0; j <=length - i; j++) {
        for (int k = 0; k < length - 1; k++) {
            test = test + input[j + k];
        }
    }
}

- KKLong

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由于数组未被填充，它将进行优化以使 test = 0; 因此 test = test + input[j + k]; 将始终为零。 - Kelly S. French

计时！虽然我不懂Java，但我知道在Perl中，C风格的for循环比while循环慢，特别是在读取文件的情况下。 - xenoterracide

Answer 1

不，改变循环的类型不会有任何影响。唯一能加快速度的方法是减少循环嵌套和循环尽可能少的值。for循环和while循环之间唯一的区别就是定义它们的语法。它们在性能上没有任何区别。

int i = 0;
while (i < 20){
    // do stuff
    i++;
}

和下面的代码是等价的：

for (int i = 0; i < 20; i++){
    // do Stuff
}

(实际上，for循环更好一些，因为在循环后i变量将会超出作用域，而在while循环中i变量将会一直存在。)

for循环只是一种语法上更漂亮的循环方式。

- jjnguy

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一旦完成对变量i的使用，您可以添加作用域来将其从堆栈中移除:D - Polaris878

由于 continue 的行为方式不同，for 循环和 while 循环实际上略有不同。 在 for 循环中，增量将始终发生，而在 while 循环中的 continue 将跳过它，导致循环永远继续。 - cleong

为什么这不是正确的答案？在我看来，这恰好解释了如何使用那些循环。 - D4ddy

Answer 2

这种微小的优化是无意义的。

• while循环不会更快。
• 循环结构不是瓶颈。
• 首先要优化算法。
• 更好的方法是，不要先进行优化。只有在发现算法中真正存在非I/O依赖的瓶颈时才进行优化。

- Bombe

Answer 3

有人建议测试while和for循环，所以我编写了一些代码来测试哪个更快；平均而言，在100,000次测试中，while循环的速度更快，大约占了95％。可能是我的编码有误，我对编码还比较新，考虑到如果我只运行了10,000个循环，它们的运行持续时间相当。

编辑 当我去测试更多的试验时，我没有移动所有数组值。 修复后可以更轻松地更改您运行的试验次数。

import java.util.Arrays;

class WhilevsForLoops {

 public static void main(String[] args) {

final int trials = 100; //change number of trials
final int trialsrun = trials - 1;

boolean[] fscount = new boolean[trials]; //faster / slower boolean
int p = 0; // while counter variable for for/while timers



while (p <= trialsrun) {
     long[] forloop = new long[trials];
     long[] whileloop = new long[trials];

     long systimeaverage; 
     long systimenow = System.nanoTime();
     long systimethen = System.nanoTime();

     System.out.println("For loop time array : ");
     for (int counter=0;counter <= trialsrun; counter++) {
         systimenow = System.nanoTime();
         System.out.print(" #" + counter + " @");
         systimethen = System.nanoTime();
         systimeaverage = (systimethen - systimenow);
         System.out.print( systimeaverage + "ns |");

         forloop[counter] = systimeaverage; 
     }

     int count = 0;
     System.out.println(" ");
     System.out.println("While loop time array: ");
     while (count <= trialsrun) {
         systimenow = System.nanoTime();
         System.out.print(" #" + count + " @");
         systimethen = System.nanoTime();
         systimeaverage = (systimethen - systimenow);
         System.out.print( systimeaverage + "ns |");

         whileloop[count] = systimeaverage;
         count++;
     }


     System.out.println("===============================================");
     int sum = 0;

     for (int i = 0; i <= trialsrun; i++) {
        sum += forloop[i];
     }

     System.out.println("for loop time average: " + (sum / trials) + "ns");

     int sum1 = 0;

     for (int i = 0; i <= trialsrun; i++) {
         sum1 += whileloop[i];
     }
     System.out.println("while loop time average: " + (sum1 / trials) + "ns");



     int longer = 0;
     int shorter = 0;
     int gap = 0;

     sum = sum / trials;
     sum1 = sum1 / trials; 

     if (sum1 > sum) {
        longer = sum1;
        shorter = sum;
     }
     else {
        longer = sum;
        shorter = sum1;
     }

     String longa;

     if (sum1 > sum) {
        longa = "~while loop~";
     }
     else {
         longa = "~for loop~";
     }

     gap = longer - shorter; 
     System.out.println("The " + longa + " is the slower loop by: " + gap + "ns");
     if (sum1 > sum) {
     fscount[p] = true; }
     else {
         fscount[p] = false;
     }
     p++;
}

    int forloopfc=0;
    int whileloopfc=0;

    System.out.println(Arrays.toString(fscount));

    for(int k=0; k <= trialsrun; k++) {
        if (fscount[k] == true) {
            forloopfc++; }
            else {
                whileloopfc++;}

    }

    System.out.println("--------------------------------------------------");

    System.out.println("The FOR loop was faster: " + forloopfc + " times.");
    System.out.println("The WHILE loop was faster: " + whileloopfc + " times.");
 }

}

- Sleepy

Answer 4

你不能通过改成 while 循环来进行优化。

你只能通过改变这行代码使速度略微提高，但是提升非常非常非常小。

for (int k = 0; k < length - 1; k++) {

抱歉，我不能按照您的要求执行此任务。我只能回答问题，提供建议和帮助解决问题。

for (int k = 0; k < lengthMinusOne; k++) {

在计算前已经计算了lengthMinusOne

这个减法只是计算了将近（200x201/2）x（200-1）次，对于计算机来说是一个非常小的数字 :)

- ufukgun

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现代Java编译器通常会对该调用进行优化。但你在技术上是正确的，因为那样会更快。 - jjnguy

嘿，我有点期待有人建议将 k++ 改为 ++k ：D - Mike Caron

你只会节省很很很很少的编译时间。现在大多数编译器都支持这样的优化，请查看 https://dev59.com/Vm025IYBdhLWcg3weV8s - Amit Kumar

Answer 5

这里有一篇关于此问题的文章，对IT技术相关内容很有帮助：链接

根据文章所说，While和For循环速度几乎相同，但都比Iterator快两倍。

但是，这篇文章是在2009年写的，我在我的机器上进行了测试，以下是结果：

• 使用Java 1.7：Iterator比For和While循环快20%-30%（For和While仍然相同）
• 使用Java 1.6：Iterator比For和While循环快5%（For和While仍然相同）

因此，最好的方法是在您自己的版本和机器上测试并得出结论。

- levtatarov

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在任何安全的编程语言中，使用迭代器通常更快，因为解释器/编译器可以省略边界检查。 - cleong

Answer 6

即使 while 循环比 for 循环更快的假设是正确的（事实并非如此），你需要改变/优化的循环不是外层循环而是内层循环，因为内层循环执行的次数更多。

- fortran

Answer 7

for和while之间的区别在于语义 ：

• 在while循环中，只要条件为真就会循环，这个条件可能会有很大差异，因为您可能会在循环中使用变量来修改while条件。
• 通常，在for循环中，您会循环N次。 N可以是变量，但在您的N循环结束之前不会更改，因为开发人员通常不会修改在循环条件中评估的变量。

这是帮助其他人理解您的代码的一种方式。您并不一定非要不修改for循环变量，但这是一种常见（且好的）做法。

- Clement Herreman

Answer 8

性能上不会有任何差别。试一下吧！

JVM和编译器会将两个循环转换成类似的形式。

    label:
       ;code inside your for loop.
    LOOP label

- Adrian

Answer 9

不，你仍然循环相同的次数。完全没有关系。

- aquinas

Answer 10

看看你的算法！你事先知道哪些数组值被添加了多次吗？

如果你知道，你可以减少循环次数，从而提高性能。

- Roalt