js 中你不知道的各种循环测速

在前端 js 中，有着多种数组循环的方式：

1. for 循环；
2. while 和 do-while 循环；
3. forEach、map、reduce、filter 循环；
4. for-of 循环；
5. for-in 循环；

那么哪种循环的执行速度最快呢，我们今天来看一看。

在测试循环速度之前，我们先来创建一个有 100 万数据的数组：

const len = 100 * 10000;
const arr = [];
for (let i = 0; i < len; i++) {
  arr.push(Math.floor(Math.random() * len));
}

测试环境为：

• 电脑：iMac(10.13.6)；
• 处理器：4.2 GHz Intel Core i7；
• 浏览器：Chrome(89.0.4389.82)

1. for 循环 #

for 循环是我们最常用的一种循环方式了，最大的好处就是结构清晰，能够随时 break 停止。

我们先用 10 次的测试来看下：

console.log('test for');
for (let k = 0; k < 10; k++) {
  console.time('for');
  let sum = 0;
  for (let i = 0; i < len; i++) {
    sum += arr[i] % 100;
  }
  console.timeEnd('for');
}

最终得到的结果：

在第 1 次和第 2 次时耗时比较多，从第 3 次开始就一直维持在 1.25ms 左右。

2. while 循环和 do-while 循环 #

这两个放在一起，也是他们的结构足够像，而且也能够随时 break 停止。

console.log('\ntest while');
for (let k = 0; k < 10; k++) {
  console.time('while');
  let sum = 0;
  let i = 0;
  while (i < len) {
    sum += arr[i] % 100;
    i++;
  }
  console.timeEnd('while');
}
console.log('\ntest do-while');
for (let k = 0; k < 10; k++) {
  console.time('do-while');
  let sum = 0;
  let i = 0;
  do {
    sum += arr[i] % 100;
    i++;
  } while (i < len);
  console.timeEnd('do-while');
}

while 循环和 do-while 循环的结果几乎一样，我们只看下 while 循环在浏览器上运行的结果：

跟 for 循环的速度不相上下。

3. forEach、map 和 reduce 循环 #

接下来来到我们常用的数组三剑客了：forEach, map, reduce 等，这 3 个方法都是在 ES6 标准上新加的语法。

3.1 forEach 的简要介绍 #

这几种方法是无法停止循环的，无论使用break还是return，都无法停止整个循环。我们可以做一个测试，例如我想当遇到 3 的倍数时，即停止循环

[1, 2, 3, 4, 5].forEach((item) => {
  console.log(`before return: ${item}`);
  if (item % 3 === 0) {
    return;
  }
  console.log(`after return: ${item}`);
});

运行结果如下：

从运行的结果可以看到，我们的 return 只是没有执行当时循环时后面的语句，但并没有停止整个循环，后面的 4 和 5 依然正常输出。

那循环是否真的像炫迈一样停不下来吗？并不，还有一种方式，可以停止循环。那就是抛出异常：

try {
  [1, 2, 3, 4, 5].forEach((item) => {
    console.log(`before return: ${item}`);
    if (item % 3 === 0) {
      throw new Error('break forEach');
    }
    console.log(`after return: ${item}`);
  });
} catch (e) {}

在 forEach 中抛出异常后，就可以停止该循环，然后再使用try-catch捕获异常，避免整个服务被挂掉。

虽然可以停止 forEach 的循环，但实现起来麻烦了不少。因此若没有停止整个循环的需求，可以使用 forEach, map 等循环方式；否则还是要使用其他的循环方式。

3.3 forEach 等的测速 #

好的，接下来我们就要测试这 3 个循环方式的循环速度了。

// forEach 的测试：
console.log('\ntest forEach');
for (let k = 0; k < 10; k++) {
  console.time('forEach');
  let sum = 0;
  arr.forEach((item) => {
    sum += item % 100;
  });
  console.timeEnd('forEach');
}

// map 的测试：
console.log('\ntest map');
for (let k = 0; k < 10; k++) {
  console.time('map');
  let sum = 0;
  arr.map((item) => {
    sum += item % 100;
  });
  console.timeEnd('map');
}

// reduce 的测试：
console.log('\ntest reduce');
for (let k = 0; k < 10; k++) {
  console.time('reduce');
  let sum = 0;
  arr.reduce((_, item) => {
    sum += item % 100;
  }, 0);
  console.timeEnd('reduce');
}

因这 3 个循环的时间差不多，我这里就只截取了 forEach 的测试结果。

执行 10 次循环后，forEach 的执行时间差不多在 10.8ms 左右，比上面的 for 循环和 while 循环高了将近 10 倍的运行时间。

4. for-of #

ES6 借鉴 C++、Java、C# 和 Python 语言，引入了 for...of 循环，作为遍历所有数据结构的统一的方法。

4.1 for-of 的简要介绍 #

一个数据结构只要部署了 Symbol.iterator 属性，就被视为具有 iterator 接口，就可以用 for...of 循环遍历它的成员。也就是说，for...of 循环内部调用的是数据结构的 Symbol.iterator 方法。

for...of 循环可以使用的范围包括数组、Set 和 Map 结构、某些类似数组的对象（比如 arguments 对象、DOM NodeList 对象）、后文的 Generator 对象，以及字符串。

for-of 拿到的就是 value 本身，而 for-in 则拿到的是 key，然后通过 key 再获取到当前数据。

const fruits = ['apple', 'banana', 'orange', 'lemon'];

for (const value of fruits) {
  console.log(value); // 'apple', 'banana', 'orange', 'lemon'
}

4.2 for-of 的循环测速 #

测试 for-of 循环速度的代码：

console.log('\ntest for-of');
for (let k = 0; k < 10; k++) {
  console.time('for-of');
  let sum = 0;
  for (const value of arr) {
    sum += value % 100;
  }
  console.timeEnd('for-of');
}

测试结果：

在多次重复同一个循环时，前 2 次的 for-of 循环时间会比较长，得在 15ms 以上。但后续的执行，循环速度就下降到 1.5ms 左右了，与 for 循环的时间差不多。

5. for-in 循环 #

for-in 通常用于 object 类型的循环，但也可以用来循环数组，毕竟所有数据类型的祖先都是 object 类型。

console.log('\ntest for-in');
for (let k = 0; k < 10; k++) {
  console.time('for-in');
  let sum = 0;
  for (let key in arr) {
    sum += arr[key] % 100;
  }
  console.timeEnd('for-in');
}

测试结果：

for-in 循环的测速数据很惊人，简直是独一档的存在了，最好的时候也至少需要 136ms 的时间。可见 for-in 的循环效率真的很低。

数组类型的数据还是不要使用采用 for-in 循环了；Object 类型的可以通过Object.values()先获取到所有的 value 数据，然后再使用 forEach 循环：

const obj = {};
for (let i = 0; i < len; i++) {
  obj[i] = Math.floor(Math.random() * len);
}
for (let k = 0; k < 10; k++) {
  console.time('forEach-values');
  let sum = 0;
  Object.values(obj).forEach((item) => {
    sum += item % 100;
  });
  console.timeEnd('forEach-values');
}

即使多了一步操作，循环时间也大概在 14ms 左右，要比 for-in 快很多。

6. 总结 #

我们把所有的循环数据放到一起对比一下，我们这里将每个循环的测试次数调整为 100 次，横轴是循环的次数，数轴是循环的时间：

• for 循环、while 循环和 d-while 循环的时间最少；
• for-of 循环的时间稍长；
• forEach 循环、map 循环和 reduce 循环 3 者的数据差不多，但比 for-of 循环的时长更长一点；
• for-in 循环所需要的时间最多；

每种循环的时长不一样，我们在选择循环方式时，除了考虑时间外，也要考虑到语义化和使用的场景。