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Java for 與 foreach 循環深度對比：性能、局限性與底層原理

編輯：Java 綜合教學

核心結論先行

for 循環條件中的變量只求值一次（見文末字節碼分析）。
foreach 是 JDK 5 引入的語法糖，遍歷數組/集合性能優於手寫 for，但不能完全替代 for。
任何 foreach 都能改寫為 for，反之不成立。
foreach 不是關鍵字，編譯器將其轉換為迭代器或索引訪問代碼。

一、foreach 語法與適用對象

for (元素類型T 變量名O : 循環對象) {
    // 操作 O
}

循環對象可為：數組、實現 Iterable 的集合（List、Set 等）。

二、常見使用示例

遍歷 List

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
for (String s : list) {
    System.out.println(s);
}

三、關鍵局限性：遍歷中不可修改集合結構

foreach 僅能遍歷，無法在遍歷過程中增刪集合元素，否則拋 ConcurrentModificationException。for 循環配合索引可安全修改。

// 錯誤示例
for (String s : list) {
    if ("B".equals(s)) list.remove(s); // 拋異常
}

// 正確做法：使用 Iterator 或倒序 for 循環
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    if ("B".equals(it.next())) it.remove();
}

四、特殊陷阱：for 循環條件求值一次

看代碼預測輸出：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1); list.add(2); list.add(3);

for (int i = 0, size = list.size(); i < size; i++) {
    System.out.println(list.get(i));
    if (i == 1) list.remove(0); // 刪除第一個元素
}

輸出：1、2、3（只有 3 次循環）。
原因：size = list.size() 在循環開始前只計算一次（值為 3），循環中 list 縮短但 size 不變，導致索引越過實際大小。

五、字節碼層面揭秘

foreach 編譯後字節碼

編譯器將 foreach 編譯為：

數組：基於索引的訪問（iaload 等指令）。
集合：調用 iterator() 獲取迭代器，循環調用 hasNext()、next()。

這就是為什麼 foreach 不能修改集合結構——迭代器的 remove() 是唯一安全方式，而 foreach 隱藏了迭代器引用。

六、性能對比

場景	推薦方式	原因
數組遍歷	for / foreach 均可	foreach 編譯為索引訪問，無額外開銷
ArrayList 遍歷	for (int i=0; i	隨機訪問 O(1)，避免迭代器對象創建
LinkedList 遍歷	foreach / Iterator	順序訪問，foreach 內部用迭代器避免 O(n²)
需修改結構	Iterator / ListIterator	foreach 不支持，for 需小心索引同步