Iterator迭代器到底是什么?

作者： JavaEdge 2021-07-07 05:07:15

迭代可以簡(jiǎn)單地理解為遍歷，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化遍歷各類(lèi)容器里面的所有對(duì)象的方法類(lèi)。Iterator 模式是用于遍歷集合類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)訪問(wèn)方法。它可以把訪問(wèn)邏輯從不同類(lèi)型集合類(lèi)中抽象出來(lái)，從而避免向客戶端暴露集合內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

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我們常使用 JDK 提供的迭代接口進(jìn)行 Java 集合的迭代。

Iterator iterator = list.iterator(); 
while (iterator.hasNext()) { 
    String string = iterator.next(); 
    //do something 
}

在沒(méi)有迭代器時(shí)，我們都這么處理：數(shù)組處理：

int[] arrays = new int[10]; 
for(int i = 0 ; i < arrays.length ; i++){ 
int a = arrays[i]; 
// do sth 
}

ArrayList處理：

List<String> list = new ArrayList<String>(); 
for(int i = 0 ; i < list.size() ;  i++){ 
   String string = list.get(i); 
   // do sth 
}

這些方式，都需要事先知道集合內(nèi)部結(jié)構(gòu)，訪問(wèn)代碼和集合結(jié)構(gòu)本身緊耦合，無(wú)法將訪問(wèn)邏輯從集合類(lèi)和客戶端代碼中分離。同時(shí)每一種集合對(duì)應(yīng)一種遍歷方法，客戶端代碼無(wú)法復(fù)用。

實(shí)際應(yīng)用中，若需要將上面將兩個(gè)集合進(jìn)行整合，則很麻煩。所以為解決如上問(wèn)題， Iterator 模式誕生了。它總是用同一種邏輯遍歷集合，從而客戶端無(wú)需再維護(hù)集合內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所有內(nèi)部狀態(tài)都由 Iterator 維護(hù)。客戶端不直接和集合類(lèi)交互，它只控制 Iterator，向它發(fā)送”向前”，”向后”，”取當(dāng)前元素”的命令，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶端透明地遍歷整個(gè)集合。

java.util.Iterator

在 Java 中 Iterator 為一個(gè)接口，它只提供迭代的基本規(guī)則，在 JDK 中他是這樣定義的：對(duì) collection 進(jìn)行迭代的迭代器。

迭代器取代了Java集合框架中的 Enumeration。迭代器與枚舉有兩點(diǎn)不同：

迭代器允許調(diào)用者利用定義良好的語(yǔ)義在迭代期間，從迭代器所指向的 collection 移除元素
優(yōu)化方法名

其接口定義如下：

Object next()：返回迭代器剛越過(guò)的元素的引用，返回值是 Object，需要強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成自己需要的類(lèi)型 
boolean hasNext()：判斷容器內(nèi)是否還有可供訪問(wèn)的元素 
void remove()：刪除迭代器剛越過(guò)的元素

一般只需使用 next()、hasNext() 即可完成迭代：

for(Iterator it = c.iterator(); it.hasNext(); ) { 
 　　Object o = it.next(); 
 　　 // do sth 
}

所以Iterator一大優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需知道集合內(nèi)部結(jié)構(gòu)。集合的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、狀態(tài)都由 Iterator 維護(hù)，通過(guò)統(tǒng)一的方法 hasNext()、next() 來(lái)判斷、獲取下一個(gè)元素，至于具體的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)我們就不用關(guān)心了。

集合的 Iterator 實(shí)現(xiàn)

ArrayList 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)采用數(shù)組，所以我們只需要記錄相應(yīng)位置的索引即可。

ArrayList 的 Iterator 實(shí)現(xiàn)

在 ArrayList 內(nèi)部首先是定義一個(gè)內(nèi)部類(lèi) Itr，該內(nèi)部類(lèi)實(shí)現(xiàn) Iterator 接口，如下：

ArrayList#iterator() ：返回的是 Itr() 內(nèi)部類(lèi) 圖片

成員變量

在 Itr 內(nèi)部定義了三個(gè) int 型的變量：

cursor 下一個(gè)元素的索引位置
lastRet 上一個(gè)元素的索引位置

int cursor;              
int lastRet = -1;      
int expectedModCount = modCount;

所以lastRet 一直比 cursor 小 1。所以 hasNext() 實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單：

next()

實(shí)現(xiàn)其實(shí)也是比較簡(jiǎn)單，只要返回 cursor 索引位置處的元素即可，然后更新cursor、lastRet ：

public E next() { 
    checkForComodification(); 
// 記錄索引位置 
int i = cursor; 
// 如果獲取元素大于集合元素個(gè)數(shù)，則拋出異常 
if (i >= size) 
throw new NoSuchElementException(); 
    Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; 
if (i >= elementData.length) 
throw new ConcurrentModificationException(); 
// cursor + 1     
    cursor = i + 1; 
// lastRet + 1 且返回cursor處元素 
return (E) elementData[lastRet = i]; 
}

checkForComodification()

主要判斷集合的修改次數(shù)是否合法，即判斷遍歷過(guò)程中集合是否被修改過(guò)。modCount 用于記錄 ArrayList 集合的修改次數(shù)，初始化為 0。每當(dāng)集合被修改一次(結(jié)構(gòu)上面的修改，內(nèi)部update不算)，如 add、remove 等方法，modCount + 1。所以若 modCount 不變，則表示集合內(nèi)容未被修改。該機(jī)制主要用于實(shí)現(xiàn) ArrayList 集合的快速失敗機(jī)制。所以要保證在遍歷過(guò)程中不出錯(cuò)誤，我們就應(yīng)該保證在遍歷過(guò)程中不會(huì)對(duì)集合產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的修改(當(dāng)然 remove 方法除外)，出現(xiàn)了異常錯(cuò)誤，我們就應(yīng)該認(rèn)真檢查程序是否出錯(cuò)而不是 catch 后不做處理。