面试官问我HashMap的遍历方式，我懵了….

面试开始

今天在面试过程中，面试官问HashMap的遍历方式了解吗？

此时我心想，这道题我会啊，我有记过的啊，于是就开始背书：

HashMap 遍历从大的方向来说，可分为以下 4 类：

1. 迭代器（Iterator）方式遍历；

2. For Each 方式遍历；

3. Lambda 表达式遍历（JDK 1.8+）;

4. Streams API 遍历（JDK 1.8+）。

但每种类型下又有不同的实现方式，因此具体的遍历方式又可以分为以下 7 种：

1. 使用迭代器（Iterator）EntrySet 的方式进行遍历；

2. 使用迭代器（Iterator）KeySet 的方式进行遍历；

3. 使用 For Each EntrySet 的方式进行遍历；

4. 使用 For Each KeySet 的方式进行遍历；

5. 使用 Lambda 表达式的方式进行遍历；

6. 使用 Streams API 单线程的方式进行遍历；

7. 使用 Streams API 多线程的方式进行遍历。

下来之后我就抓紧把这七种方式都手敲了一遍，复习熟悉了一下。

HashMap的遍历方式

首先准备一个Hashmap集合类，并添加一些数据：

HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("mysql", 80);
map.put("java", 90);
map.put("redis", 80);
map.put("spring", 60);

 

 

迭代器方式遍历

1、迭代器遍历EntrySet

// 基于 Iterator 迭代器 的 EntrySet 方式
Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator1 = map.entrySet().iterator();
while (iterator1.hasNext()){
    Map.Entry<String, Integer> entry = iterator1.next();
    System.out.println("key=" + entry.getKey() + "----------value=" + entry.getValue());
}

// 打印输出：
// key=spring----------value=60
// key=java----------value=90
// key=mysql----------value=80
// key=redis----------value=80

 

 

2、迭代器遍历KeySet

 Iterator<String> iterator = map.keySet().iterator();
 while (iterator.hasNext()){
     String key = iterator.next();
     System.out.println("key=" + key + "----------value=" + map.get(key));
 }
 ​
 // 打印输出：
 // key=spring----------value=60
 // key=java----------value=90
 // key=mysql----------value=80
 // key=redis----------value=80

 

 

ForEach方式遍历

3、ForEach遍历EntrySet

for (Map.Entry<String, Integer> entry: map.entrySet()) {
    System.out.println("key=" + entry.getKey() + "----------value=" + entry.getValue());
}

// 打印输出：
// key=spring----------value=60
// key=java----------value=90
// key=mysql----------value=80
// key=redis----------value=80

 

 

4、ForEach遍历KeySet

 for (String key: map.keySet()) {
     System.out.println("key=" + key + "----------value=" + map.get(key));
 }
 ​
 // 打印输出：
 // key=spring----------value=60
 // key=java----------value=90
 // key=mysql----------value=80
 // key=redis----------value=80

 

 

Lambda表达式

5、Lambda表达式

 map.forEach((k, v) -> {
     System.out.println("key=" + k + "----------value=" + v);
 });
 ​
 // 打印输出：
 // key=spring----------value=60
 // key=java----------value=90
 // key=mysql----------value=80
 // key=redis----------value=80

 

 

Stream API 方式遍历

6、Stream API stream()遍历

 map.entrySet().stream().forEach((entry) -> {
     System.out.println("key=" + entry.getKey() + "----------value=" + entry.getValue());
 });
 ​
 // 打印输出：
 // key=spring----------value=60
 // key=java----------value=90
 // key=mysql----------value=80
 // key=redis----------value=80

 

 

7、Stream API parallelStream()遍历

 map.entrySet().parallelStream().forEach((entry) -> {
     System.out.println("key=" + entry.getKey() + "----------value=" + entry.getValue());
 });
 ​
 // 打印输出：
 // key=spring----------value=60
 // key=java----------value=90
 // key=mysql----------value=80
 // key=redis----------value=80

 

 

HashMap批量删除元素

紧接着，面试官又问：如何在HashMap中批量删除元素？

我当时有点懵，批量删除？？我不记得HashMap有批量删除的API啊？？我还傻乎乎的说是不是有一个方法呢？我记不太清了，结果说是没有，然后我就说没有批量删除操作过........接着面试官就说假如现在就有这么一个需求你会怎么做，并不是说你之前有没有做过的，我当时是没有反应过来，接着提示我这个可以使用循环遍历然后去删除一批的元素，我说嗯是的，其实这个问题不是在如何去批量删除元素，而是在问在HashMap中遍历删除某一元素时的注意事项？也就是HashMap在remove时需要注意的的安全方面的知识。这个其实我是有了解的，就是在Java 核心卷那本书里面有看过的，但是时间长了，有点模糊，就不能清楚的并表达出来。下来之后呢，这次我就全部代码测试了一波。

主要是把以上遍历划分为四类进行测试:迭代器方式、ForEach增强循环方式、Lambda方式和Stream API方式，测试代码如下。

1、迭代器方式

 Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator2 = map.entrySet().iterator();
         while (iterator2.hasNext()){
             Map.Entry<String, Integer> entry = iterator2.next();
             if ("java".equals(entry.getKey())){
 //               map.remove(entry.getKey()); ConcurrentModificationException
                 iterator2.remove();
                 System.out.println("remove---->" + entry.getKey());
            }else {
                 System.out.println(entry.getKey() + "----" + entry.getValue());
            }
        }

 

 

2、ForEach循环方式

 for (Map.Entry<String, Integer> entry: map.entrySet()) {
     if ("java".equals(entry.getKey())){
         map.remove(entry.getKey());  // ConcurrentModificationException
         System.out.println("remove---->" + entry.getKey());
    }else {
         System.out.println(entry.getKey() + "----" + entry.getValue());
    }
 }

 

3、Lambda方式

 map.forEach((k, v)-> {
     if ("java".equals(k)){
         map.remove(k);
         System.out.println("remove---->" + k);
    }else{
         System.out.println(k + "----" + v);
    }
 });

 

 map.keySet().removeIf("java"::equals);
 map.forEach((k, v)-> {
     if ("java".equals(k)){
         map.remove(k);
         System.out.println("remove---->" + k);
    }else{
         System.out.println(k + "----" + v);
    }
 });

 

4、Stream API方式

 map.entrySet().stream().forEach(entry->{
     if ("java".equals(entry.getKey())){
         map.remove(entry.getKey());
         System.out.println("remove---->" + entry.getKey());
    }else {
         System.out.println(entry.getKey() + "----" + entry.getValue());
    }
 });

 map.entrySet().stream().filter(entry -> !"java".equals(entry.getKey())).forEach((entry) -> {
     if ("java".equals(entry.getKey())){
         map.remove(entry.getKey());
         System.out.println("remove---->" + entry.getKey());
    }else {
         System.out.println(entry.getKey() + "----" + entry.getValue());
    }
 });

 

小结

通过以上的测试，我们不能在遍历中使用集合 map.remove() 来删除数据，这是非安全的操作方式，但我们可以使用迭代器的 iterator.remove() 的方法来删除数据，这是安全的删除集合的方式。同样的我们也可以使用 Lambda 中的 removeIf 来提前删除数据，或者是使用 Stream 中的 filter 过滤掉要删除的数据进行循环，这样都是安全的，当然我们也可以在 for 循环前删除数据在遍历也是线程安全的。

综合性能和安全性来看，我们应该尽量使用迭代器（Iterator）来遍历 EntrySet 的遍历方式来操作 Map 集合，这样就会既安全又高效。

下面我猜会继续问的问题是：在HashMap遍历中，为什么EntrySet 比 KeySet的性能高？

然而并没有问，因为已经不需要再问HashMap这块了，已经说明基础不扎实，还需要继续学习了.....

然后就是问了几个多线程相关的问题、比如线程的创建方式、线程池的相关的问题，结果我练基本的创建线程池使用的类名都没答上来.......其实JUC编程这一块我了解的并不多，其次呢就是在准备面试时，确实没有想到被问这么小的细节，下面就是需要把并发编程这块系统学习学习，准备下常见的面试题了，因为问到JUC的几率太大了。。。。

最后就是要多注意细节，在学习记忆高频面试题时，还需要注意下小小的细节，如果这些基本的简单问题都答不上来，下面几乎可能就不再往这块追问了...背的有难度的高频题也用不到了......再有就是要适应 灵活发挥，现场随机应变，因为问到的问题不可能都是自己遇到过或者实现过的，更别说是一些场景题了。

扩展

为了解释并且验证上面的一个问题：为什么EntrySet 比 KeySet的性能高？

我在网上查询了一下，并使用性能测试工具 JMH做了验证。以下内容参考自网络。

JMH测试验证

接下来我们使用 Oracle 官方提供的性能测试工具 JMH（Java Microbenchmark Harness，JAVA 微基准测试套件）来测试一下这 7 种循环的性能。

首先，我们先要引入 JMH 框架，在 pom.xml 文件中添加如下配置：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-core -->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-core</artifactId>
    <version>1.23</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-generator-annprocess -->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
    <version>1.23</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

然后编写测试代码，如下所示：

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 测试完成时间
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@Warmup(iterations = 2, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 预热 2 轮，每次 1s
@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 测试 5 轮，每次 1s
@Fork(1) // fork 1 个线程
@State(Scope.Thread) // 每个测试线程一个实例
public class HashMapCycleTest {
    static Map<Integer, String> map = new HashMap() {{
        // 添加数据
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            put(i, "val:" + i);
        }
    }};

    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        // 启动基准测试
        Options opt = new OptionsBuilder()
                .include(HashMapCycle.class.getSimpleName()) // 要导入的测试类
                .output("/Users/admin/Desktop/jmh-map.log") // 输出测试结果的文件
                .build();
        new Runner(opt).run(); // 执行测试
    }

    @Benchmark
    public void entrySet() {
        // 遍历
        Iterator<Map.Entry<Integer, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry<Integer, String> entry = iterator.next();
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        }
    }

    @Benchmark
    public void forEachEntrySet() {
        // 遍历
        for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        }
    }

    @Benchmark
    public void keySet() {
        // 遍历
        Iterator<Integer> iterator = map.keySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Integer k = iterator.next();
            String v = map.get(k);
        }
    }

    @Benchmark
    public void forEachKeySet() {
        // 遍历
        for (Integer key : map.keySet()) {
            Integer k = key;
            String v = map.get(k);
        }
    }

    @Benchmark
    public void lambda() {
        // 遍历
        map.forEach((key, value) -> {
            Integer k = key;
            String v = value;
        });
    }

    @Benchmark
    public void streamApi() {
        // 单线程遍历
        map.entrySet().stream().forEach((entry) -> {
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        });
    }

    public void parallelStreamApi() {
        // 多线程遍历
        map.entrySet().parallelStream().forEach((entry) -> {
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        });
    }
}

所有被添加了 @Benchmark 注解的方法都会被测试，因为 parallelStream 为多线程版本性能一定是最好的，所以就不参与测试了，其他 6 个方法的测试结果如下：

其中 Units 为 ns/op 意思是执行完成时间（单位为纳秒），而 Score 列为平均执行时间， ± 符号表示误差。从以上结果可以看出，两个 entrySet 的性能相近，并且执行速度最快，接下来是 stream ，然后是两个 keySet，性能最差的是 KeySet 。

结论

从以上结果可以看出 entrySet 的性能比 keySet 的性能高出了一倍之多，因此我们应该尽量使用 entrySet 来实现 Map 集合的遍历。

字节码分析

要理解以上的测试结果，我们需要把所有遍历代码通过 javac 编译成字节码来看具体的原因。

编译后，我们使用 Idea 打开字节码，内容如下：

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//

package com.example;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;

public class HashMapTest {
    static Map<Integer, String> map = new HashMap() {
        {
            for(int var1 = 0; var1 < 2; ++var1) {
                this.put(var1, "val:" + var1);
            }

        }
    };

    public HashMapTest() {
    }

    public static void main(String[] var0) {
        entrySet();
        keySet();
        forEachEntrySet();
        forEachKeySet();
        lambda();
        streamApi();
        parallelStreamApi();
    }

    public static void entrySet() {
        Iterator var0 = map.entrySet().iterator();

        while(var0.hasNext()) {
            Entry var1 = (Entry)var0.next();
            System.out.println(var1.getKey());
            System.out.println((String)var1.getValue());
        }

    }

    public static void keySet() {
        Iterator var0 = map.keySet().iterator();

        while(var0.hasNext()) {
            Integer var1 = (Integer)var0.next();
            System.out.println(var1);
            System.out.println((String)map.get(var1));
        }

    }

    public static void forEachEntrySet() {
        Iterator var0 = map.entrySet().iterator();

        while(var0.hasNext()) {
            Entry var1 = (Entry)var0.next();
            System.out.println(var1.getKey());
            System.out.println((String)var1.getValue());
        }

    }

    public static void forEachKeySet() {
        Iterator var0 = map.keySet().iterator();

        while(var0.hasNext()) {
            Integer var1 = (Integer)var0.next();
            System.out.println(var1);
            System.out.println((String)map.get(var1));
        }

    }

    public static void lambda() {
        map.forEach((var0, var1) -> {
            System.out.println(var0);
            System.out.println(var1);
        });
    }

    public static void streamApi() {
        map.entrySet().stream().forEach((var0) -> {
            System.out.println(var0.getKey());
            System.out.println((String)var0.getValue());
        });
    }

    public static void parallelStreamApi() {
        map.entrySet().parallelStream().forEach((var0) -> {
            System.out.println(var0.getKey());
            System.out.println((String)var0.getValue());
        });
    }
}

从结果可以看出，除了 Lambda 和 Streams API 之外，通过迭代器循环和 for 循环的遍历的 EntrySet 最终生成的代码是一样的，他们都是在循环中创建了一个遍历对象 Entry ，代码如下：

public static void entrySet() {
    Iterator var0 = map.entrySet().iterator();
    while(var0.hasNext()) {
        Entry var1 = (Entry)var0.next();
        System.out.println(var1.getKey());
        System.out.println((String)var1.getValue());
    }
}
public static void forEachEntrySet() {
    Iterator var0 = map.entrySet().iterator();
    while(var0.hasNext()) {
        Entry var1 = (Entry)var0.next();
        System.out.println(var1.getKey());
        System.out.println((String)var1.getValue());
    }
}

 

而 KeySet 的代码也是类似的，如下所示：

public static void keySet() {
    Iterator var0 = map.keySet().iterator();
    while(var0.hasNext()) {
        Integer var1 = (Integer)var0.next();
        System.out.println(var1);
        System.out.println((String)map.get(var1));
    }
} 
public static void forEachKeySet() {
    Iterator var0 = map.keySet().iterator();
    while(var0.hasNext()) {
        Integer var1 = (Integer)var0.next();
        System.out.println(var1);
        System.out.println((String)map.get(var1));
    }
}

所以我们在使用迭代器或是 for 循环 EntrySet 时，他们的性能都是相同的，因为他们最终生成的字节码基本都是一样的；同理 KeySet 的两种遍历方式也是类似的。

性能分析

EntrySet 之所以比 KeySet 的性能高是因为，KeySet 在循环时使用了 map.get(key)，而 map.get(key) 相当于又遍历了一遍 Map 集合去查询 key 所对应的值。为什么要用“又”这个词？那是因为在使用迭代器或者 for 循环时，其实已经遍历了一遍 Map 集合了，因此再使用 map.get(key) 查询时，相当于遍历了两遍。

而 EntrySet 只遍历了一遍 Map 集合，之后通过代码“Entry<Integer, String> entry = iterator.next()”把对象的 key 和 value 值都放入到了 Entry 对象中，因此再获取 key 和 value 值时就无需再遍历 Map 集合，只需要从 Entry 对象中取值就可以了。

所以，EntrySet 的性能比 KeySet 的性能高出了一倍，因为 KeySet 相当于循环了两遍 Map 集合，而 EntrySet 只循环了一遍。

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