Iterator迭代器到底是什么?

作者： JavaEdge 2021-07-07 05:07:15

迭代可以簡單地理解為遍歷，是一個標準化遍歷各類容器里面的所有對象的方法類。Iterator 模式是用于遍歷集合類的標準訪問方法。它可以把訪問邏輯從不同類型集合類中抽象出來，從而避免向客戶端暴露集合內部結構。

我們常使用 JDK 提供的迭代接口進行 Java 集合的迭代。

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

在沒有迭代器時，我們都這么處理：數組處理：

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部結構，訪問代碼和集合結構本身緊耦合，無法將訪問邏輯從集合類和客戶端代碼中分離。同時每一種集合對應一種遍歷方法，客戶端代碼無法復用。

實際應用中，若需要將上面將兩個集合進行整合，則很麻煩。所以為解決如上問題， Iterator 模式誕生了。它總是用同一種邏輯遍歷集合，從而客戶端無需再維護集合內部結構，所有內部狀態都由 Iterator 維護。客戶端不直接和集合類交互，它只控制 Iterator，向它發送”向前”，”向后”，”取當前元素”的命令，即可實現對客戶端透明地遍歷整個集合。

java.util.Iterator

在 Java 中 Iterator 為一個接口，它只提供迭代的基本規則，在 JDK 中他是這樣定義的：對 collection 進行迭代的迭代器。

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

迭代器允許調用者利用定義良好的語義在迭代期間，從迭代器所指向的 collection 移除元素
優化方法名

其接口定義如下：

Object next()：返回迭代器剛越過的元素的引用，返回值是 Object，需要強制轉換成自己需要的類型 
boolean hasNext()：判斷容器內是否還有可供訪問的元素 
void remove()：刪除迭代器剛越過的元素

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一大優點是無需知道集合內部結構。集合的內部結構、狀態都由 Iterator 維護，通過統一的方法 hasNext()、next() 來判斷、獲取下一個元素，至于具體的內部實現我們就不用關心了。

集合的 Iterator 實現

ArrayList 的內部實現采用數組，所以我們只需要記錄相應位置的索引即可。

ArrayList 的 Iterator 實現

在 ArrayList 內部首先是定義一個內部類 Itr，該內部類實現 Iterator 接口，如下：

ArrayList#iterator() ：返回的是 Itr() 內部類圖片

成員變量

在 Itr 內部定義了三個 int 型的變量：

cursor 下一個元素的索引位置
lastRet 上一個元素的索引位置

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

所以lastRet 一直比 cursor 小 1。所以 hasNext() 實現很簡單：

next()

實現其實也是比較簡單，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數，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是否合法，即判斷遍歷過程中集合是否被修改過。modCount 用于記錄 ArrayList 集合的修改次數，初始化為 0。每當集合被修改一次(結構上面的修改，內部update不算)，如 add、remove 等方法，modCount + 1。所以若 modCount 不變，則表示集合內容未被修改。該機制主要用于實現 ArrayList 集合的快速失敗機制。所以要保證在遍歷過程中不出錯誤，我們就應該保證在遍歷過程中不會對集合產生結構上的修改(當然 remove 方法除外)，出現了異常錯誤，我們就應該認真檢查程序是否出錯而不是 catch 后不做處理。