嵌套For循环性能优化案例.doc

嵌套For循环性能优化案例从给出的代码可知，不论如何优化，testFunction执行的次数都是相同的，该部分不存在优化的可能。那么，代码的优化只能从循环变量i、j、k的实例化、初始化、比较、自增等方面的耗时上进行分析。AD：1 案例描述某日，在JavaEye上看到一道面试题，题目是这样的：请对以下的代码进行优化1 for (int i = 0; i 1000; i+) 2 for (int j = 0; j 100; j+) 3 for (int k = 0; k 10; k+) 4 testFunction (i, j, k); （注：为了同后面的内容一致，这里对原题目进行了部分修改）2 案例分析从给出的代码可知，不论如何优化，testFunction执行的次数都是相同的，该部分不存在优化的可能。那么，代码的优化只能从循环变量i、j、k的实例化、初始化、比较、自增等方面的耗时上进行分析。首先，我们先分析原题代码循环变量在实例化、初始化、比较、自增等方面的耗时情况：（注：由于单次耗时视不同机器配置而不同，上表相关耗时采用处理的次数进行说明）该代码的性能优化就是尽可能减少循环变量i、j、k的实例化、初始化、比较、自增的次数，同时，不能引进其它可能的运算耗时。3 解决过程从案例分析，对于原题代码，我们提出有两种优化方案：3.1 优化方案一5 for (int i = 0; i 10; i+) 6 for (int j = 0; j 100; j+) 7 for (int k = 0; k 1000; k+) 8 testFunction (k, j, i); 该方案主要是将循环次数最少的放到外面，循环次数最多的放里面，这样可以最大程度的（注：3个不同次数的循环变量共有6种排列组合情况，此种组合为最优）减少相关循环变量的实例化次数、初始化次数、比较次数、自增次数，方案耗时情况如下：3.2 优化方案二9 int i, j, k; 10 for (i = 0; i 10; i+) 11 for (j = 0; j 100; j+) 12 for (k = 0; k 1000; k+) 13 testFunction (k, j, i); 该方案在方案一的基础上，将循环变量的实例化放到循环外，这样可以进一步减少相关循环变量的实例化次数，方案耗时情况如下：4 解决结果那么，提出的优化方案是否如我们分析的那样有了性能上的提升了呢？我们编写一些测试代码进行验证，数据更能说明我们的优化效果。4.1 测试代码14 public static void testFunction(int i, int j, int k) 15 System.out.print(); / 注：该方法不影响整体优化，这里只有简单输出 16 17 18 public static void testA() 19 long start = System.nanoTime(); 20 for (int i = 0; i 1000; i+) 21 for (int j = 0; j 100; j+) 22 for (int k = 0; k + (System.nanoTime() - start); 25 26 27 public static void testB() 28 long start = System.nanoTime(); 29 for (int i = 0; i 10; i+) 30 for (int j = 0; j 100; j+) 31 for (int k = 0; k + (System.nanoTime() - start); 34 35 36 public static void testC() 37 long start = System.nanoTime(); 38 int i; 39 int j; 40 int k; 41 for (i = 0; i 10; i+) 42 for (j = 0; j 100; j+) 43 for (k = 0; k + (System.nanoTime() - start); 46 4.2 测试结果1、测试机器配置：Pentium(R) Dual-Core CPU E5400 2.70GHz 2.70GHz, 2GB内存；2、循环变量i、j、k循环次数分别为10、100、1000，进行5组测试，测试结果如下：从上面的测试结果来看，优化后的方案明显性能优于原方案，达到了优化的效果。但优化方案二并没有如我们预期的优于方案一，其中第2、4、5组的数据更是比方案一差，怀疑可能是循环次数太少，以及测试环境相关因素影响下出现的结果。3、重新调整循环变量i、j、k循环次数分别为20、200、2000，进行5组测试，测试结果如下：从上面的测试结果来看，优化后的方案基本符合我们的预期结果。5 总结从案例分析和解决过程中的三个表的分析可知，优化方案一和优化方案二的性能都比原代码的性能好，其中优化方案二的性能是最好的。在嵌套For循环中，将循环次数多的循环放在内侧，循环次数少的循环放在外侧，其性能会提高；减少循环变