Java 集合遍歷效能實測：Array、List、Set、Map、Queue 20 萬筆數據對比

Java 集合遍歷效能實測：Array、List、Set、Map、Queue 20 萬筆數據對比

集合遍歷是日常開發高頻操作，選擇正確集合類型對效能影響顯著。本文實測 20 萬筆數據下五大集合類型的遍歷耗時，並分析底層原理差異。

一、測試環境與數據準備

• 資料量：200,000 筆
• Key 格式："didi:" + i
• Value：固定 "da"
• 測試框架：JUnit @Before 初始化，@Test 獨立測試各集合
• 計時方式：System.currentTimeMillis() 毫秒級

二、集合類型簡介

三、測試程式碼核心片段

private static final int LENG = 200_000;
private String[] array;
private Set<String> set;
private List<String> list;
private Queue<String> queue;
private Map<String, String> map;

@Before
public void init() {
    array = new String[LENG];
    set = new HashSet<>();
    list = new ArrayList<>();
    queue = new LinkedList<>();
    map = new HashMap<>();
    for (int i = 0; i < LENG; i++) {
        String key = "didi:" + i;
        array[i] = key;
        set.add(key);
        list.add(key);
        queue.add(key);
        map.put(key, "da");
    }
}

// 陣列遍歷
@Test public void testArray() {
    long start = System.currentTimeMillis();
    for (String s : array) { /* empty */ }
    System.out.println("陣列時間：" + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
}

// List 遍歷
@Test public void testList() {
    long start = System.currentTimeMillis();
    for (String s : list) { /* empty */ }
    System.out.println("List 時間：" + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
}

// Map 遍歷 - entrySet（推薦）
@Test public void testMap() {
    long start = System.currentTimeMillis();
    for (Map.Entry<String, String> e : map.entrySet()) {
        e.getKey();
    }
    System.out.println("Map entrySet：" + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");

    // keySet + get（較慢）
    long start1 = System.currentTimeMillis();
    for (String key : map.keySet()) {
        map.get(key);
    }
    System.out.println("Map keySet+get：" + (System.currentTimeMillis() - start1) + "ms");
}

// Queue 遍歷
@Test public void testQueue() {
    long start = System.currentTimeMillis();
    for (String s : queue) { /* empty */ }
    System.out.println("Queue 時間：" + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
}

// Set 遍歷
@Test public void testSet() {
    long start = System.currentTimeMillis();
    for (String s : set) { /* empty */ }
    System.out.println("Set 時間：" + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
}

四、實測結果（多次執行平均）

五、深度分析

1. 陣列為王：連續記憶體佈局，預取器完美運作，零介面調用開銷，JIT 最易優化。
2. List 落後：ArrayList 底層雖是陣列，但 for-each 編譯為 Iterator，涉及 hasNext()/next() 介面調用與邊界檢查。傳統 for 迴圈 for(int i=0;i 可縮短差距。
3. Map 兩種遍歷差異小：測試數據 Key 存在率 100%，get() 命中快；若大量缺失 Key，keySet+get 明顯較慢。
4. Set/Queue 接近：HashSet 底層即 HashMap，LinkedList 實作 Queue，遍歷本質相似。