面試官又整新活,居然問我for循環(huán)用i++和++i哪個效率高?
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前幾天,一個小伙伴告訴我,他在面試的時候被面試官問了這么一個問題:
在for循環(huán)中,到底應該用 i++ 還是 ++i ?
聽到這,我感覺這面試官確實有點不按套路出牌了,放著好好的八股文不問,凈整些幺蛾子的東西。在臨走的時候,小伙伴問面試官這道題的答案是什么,面試官沒有明確告訴答案,只是說讓從程序執(zhí)行的效率角度自己思考一下。
好吧,既然這個問題被拋了出來,那我們就見招拆招,也給以后面試的小伙伴們排一下坑。
思路
前面提到,這個搞事情的面試官說要從執(zhí)行效率的角度思考,那我們就拋開語義上的區(qū)別,從運行結果以外的效率來找找線索?;叵胍幌拢覀冊谝郧敖榻BCAS的文章中提到過,后置自增i++和前置自增++i都不是原子操作,那么實際在執(zhí)行過程中是什么樣的呢?下面,我們從字節(jié)碼指令的角度,從底層進行一波分析。
i++ 執(zhí)行過程
先寫一段簡單的代碼,核心功能就只有賦值和自增操作:
public?static?void?main(String[]?args)?{
????int?i=3;
????int?j=i++;
????System.out.println(j);
}
下面用javap對字節(jié)碼文件進行反編譯,看一下實際執(zhí)行的字節(jié)碼指令:

是不是有點難懂?沒關系,接下來我們用圖解的形式來直觀地看看具體執(zhí)行的過程,也幫大家解釋一下晦澀的字節(jié)碼指令是如何操作棧幀中的數(shù)據(jù)結構的,為了簡潔起見,在圖中只列出棧幀中比較重要的操作數(shù)棧和局部變量表。
上面的代碼中除去打印語句,整體可以拆分成兩步,我們先看第一步 int i=3 是如何執(zhí)行的 。

上面兩條操作數(shù)棧和局部變量表相關的字節(jié)碼指令還是比較容易理解的,下面再看一下第二步int j=i++的執(zhí)行過程:

在上圖中需要注意的是,iinc能夠直接更新局部變量表中的變量值,它不需要把數(shù)值壓到操作數(shù)棧中就能夠直接進行操作。在上面的過程中,拋去賦值等其他操作,i++實際執(zhí)行的字節(jié)碼指令是:
2:?iload_1
3:?iinc????1,?1
如果把它翻譯成我們能看懂的java代碼,可以理解為:
int?temp=i;
i=i+1;
也就是說在這個過程中,除了必須的自增操作以外,又引入了一個新的局部變量,接下來我們再看看++i的執(zhí)行過程。
++i 執(zhí)行過程
我們對上面的代碼做一點小小的改動,僅把i++換成++i,再來分析一下++i的執(zhí)行過程是怎樣的。
public?static?void?main(String[]?args)?{
????int?i=3;
????int?j=++i;
????System.out.println(j);
}
同樣,用javap反編譯字節(jié)碼文件:

int i=3對應前兩行字節(jié)碼指令,執(zhí)行過程和前面i++例子中完全相同,可以忽略不計,重點還是通過圖解的方式看一下int j=++i對應的字節(jié)碼指令的執(zhí)行過程:

拋去賦值操作,++i實際執(zhí)行過程只有一行字節(jié)碼指令:
2:?iinc????1,?1
轉換成能理解的java代碼的話,++i實際執(zhí)行的就在局部變量中執(zhí)行的:
i=i+1;
這么看來,在使用++i時確實比i++少了一步操作,少引入了一個局部變量,如果在運算結果相同的場景下,使用++i的話的確效率會比i++高那么一點點。
那么回到開頭的問題,兩種自增方式應用在for循環(huán)中執(zhí)行的時候,那種效率更高呢?剛才得出的結論仍然適用于for循環(huán)中嗎,別急,讓我們接著往下看。
for循環(huán)中的自增
下面準備兩段包含了for循環(huán)的代碼,分別使用i++后置自增和++i前置自增:
//i++?后置自增
public?class?ForIpp?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????for?(int?i?=?0;?i?5;?i++)?{
????????????System.out.println(i);
????????}
????}
}
//++i?前置自增
public?class?ForPpi?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????for?(int?i?=?0;?i?5;?++i)?{
????????????System.out.println(i);
????????}
????}
}
老規(guī)矩,還是直接反編譯后的字節(jié)碼文件,然后對比一下指令的執(zhí)行過程:

到這里,有趣的現(xiàn)象出現(xiàn)了,兩段程序執(zhí)行的字節(jié)碼指令部分居然一模一樣。先不考慮為什么會有這種現(xiàn)象,我們還是通過圖解來看一下字節(jié)碼指令的執(zhí)行過程:

可以清晰的看到,在進行自增時,都是直接執(zhí)行的iinc,在之前并沒有執(zhí)行iload的過程,也就是說,兩段代碼執(zhí)行的都是++i。這一過程的驗證其實還有更簡單的方法,直接使用idea打開字節(jié)碼文件,就可以看到最終for循環(huán)中使用的相同的前置自增方式。

那么,為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?歸根結底,還是java編譯器對于代碼的優(yōu)化,在兩種自增方式中,如果沒有賦值操作,那么都會被優(yōu)化成一種方式,就像下面的兩個方法的代碼:
void?ipp(){
????int?i=3;
????i++;
}
void?ppi(){
????int?i=3;
????++i;
}
最終執(zhí)行時的字節(jié)碼指令都是:
0:?iconst_3
1:?istore_1
2:?iinc????1,?1
5:?return
可以看到,在上面的這種特定情況下,代碼經(jīng)過編譯器的優(yōu)化,保持了語義不變,并通過轉換語法的形式提高了代碼的運行效率。所以再回到我們開頭的問題,就可以得出結論,在for循環(huán)中,通過jvm進行編譯優(yōu)化后,不論是i++還是++i,最終執(zhí)行的方式都是++i,因此執(zhí)行效率是相同的。
所以,以后再碰到這種半吊子的面試官,和你談for循環(huán)中i++和++i的效率問題,自信點,直接把答案甩在他的臉上,兩種方式效率一樣!
本文代碼基于Java 1.8.0_261-b12 版本測試
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