Java8系列 (三) Spliterator可分迭代器

2023-03-18 20:06:46

本文转载自 jdk8 Stream 解析2 - Spliterator分割迭代器。

概述

我们最为常见的流的产生方式是 collection.stream(), 你点开Stream()方法, 他是通过 Collection 这个上层接口两个java8 新增特性 default method 进行实现。

    @Override
    default Spliterator<E> spliterator() {
        return Spliterators.spliterator(this, 0);
    }

    default Stream<E> stream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
    }

这就牵扯到一个关键要点 Spliterator ：分割迭代器。

本文主要描述 Spliterator 的作用，大部分来源于你不愿意读的 JavaDoc。

Spliterator 是 jdk8 非常重要的概念。里面的细节很值得学习玩味。

Spliterator 冗长的JavaDoc 说了什么？

基本介绍

Spliterator 是一个对源（数组，集合，io流等等）中元素进行遍历和分区的类。

可以通过 tryAdvance() 方法逐个遍历，也可以按照 forEachRemaining() 方法进行按 bulk 逐块的遍历。（内部调用的还是tryAdvance）

Spliterator 有类似 Collector 中的 characteristics , 但都是由十六进制来表示的。

SIZED :表示大小固定, Collection常用
DISTINCT : 去重, Set常用
SORTED : 有顺序的 SortedSet 会用
等等

原生类型的特化版本

原始类型特化的分割迭代器也被提供，和Stream类似。减少装箱和拆箱的操作

比迭代器Iterator 更加高效的遍历元素的方式

提供更加高效的方法，进行数据的迭代。
Iterator 的使用需要调用两个组合方法 hasNext() 以及 next() ，同时在多线程访问的情况下还会出现竞争，你需要去同步。
而分割迭代器 Spliterator 使用函数式编程的方式，只用一个方法就可以做到这个两个函数动作。就避免了竞争，就是 tryAdvance() 方法。后面会介绍

Spliterator的接口方法

tryAdvance()

同时做了 hasNext() 以及 next() 的工作。

/**
* 类似于普通的 Iterator ,它会按顺序一个一个使用 Spliterator 中的元素执行action,并且如果还有其他元素要遍历就返回 true，否则返回 false。
*/
boolean tryAdvance(Consumer<? super T> action);

forEachRemaining()

是一个默认方法，对余下的元素进行操作，直到元素全部被遍历完
一般情况下会直接调用上面的tryAdvance() 方法，但是也可以根据需要进行重写。

/**
* 对余下的元素进行操作，直到元素全部被遍历完
* 如果源是有序的，遍历也是有序的
*/
default void forEachRemaining(Consumer<? super T> action) {
        do { } while (tryAdvance(action));
}

这里有一点很值得注意，方法体中的 do {} 是空的，这个是因为 tryAdvance() 方法本身就完成了两个操作 hasNext() 以及 next()，所以方法体中不需要有任何操作了。这个是函数式编程带来的好处。以及与命令式编程的区别。

trySplit()

尝试切分源来的 Spliterator，返回的是（注意！！！）返回的是 分割出来的那一部分 数据，原有的数据集将不再包含这部分数据集合。两者 没有交集。剩下的可以继续分割，也许不可以继续分割了。

举个例子，我原来有 100个元素，我通过 trySplit 切分出 30 个，作为一个新的 Spliterator分割迭代器 返回，原有的，就还剩下 70 个。

如果是原有数据集合是 ORDERD 的，分出来的也是有序的。
除非元素数量是无穷的，否则，最后一定会出现不能再分割的情况，这种情况下，返回的结果是 null。

Spliterator<T> trySplit();

estimateSize()

估算还剩下多少个元素需要遍历，不一定精确。
但是如果这个 Spliterator 是 SIZED，没有被遍历或者 split，或是 SUBSIZED的，没有被遍历，那么他这个值一定是准确的。

long estimateSize();

还有个与之相关的默认方法，就是利用这个特性。

default long getExactSizeIfKnown() {
    return (characteristics() & SIZED) == 0 ? -1L : estimateSize();
}

characteristics()

分割之前，返回的结果都是一致的
而分割之后，不保证一致

有一个默认方法用于判断 Spliterator 是否包含这个特性

default boolean hasCharacteristics(int characteristics) {
    return (characteristics() & characteristics) == characteristics;
}

getComparator

如果源是SORTED 类型的，且有比较器 Comparator 的话，则返回这个 Comparator，如果是SORTED 类型的，但是没有比较器，则返回 null , 除此之外，都抛出异常。

接口的默认方法里，就是抛出了异常。

default Comparator<? super T> getComparator() {
    throw new IllegalStateException();
}

Spliterator的8个Characteristics 特性

ORDERED

源的元素有序，tryAdvance ，forEachRemaining和 trySplit 都会保证有序的进行元素的处理。

需要注意 hashSet 这类 Collection 是不保证有序的
有ORDERED 特性的数据，在并发计算的时候客户端也要做顺序限制的保证

DISTINCT

太简单，唯一性。类似 Set 这样的传入集合会拥有这样的特性

SORTED

有这种特性的 Spliterator ，有一个特定的顺序。或者是所有元素都是可比较的，或者是有特定的比较器。

有 SORTED 一定会有 ORDERED

SIZED

有这种属性的 Spliterator 在遍历和分割之前，estimateSize() 返回的大小是固定的，并且是准确的。

NONNULL

不为 NULL, 大部分并发的集合，队列，Map 都可能会有这样的特性。

IMMUTABLE

不可变的。元素遍历期间不可以被添加，替换，删除（cannot be added, replaced, or removed），否则，应该抛出异常。

CONCURRENT

支持并发操作的。

顶层的 Spliterator 不可以 CONCURRENT 与 SIZED。这两者是相互冲突的。
但是分割之后的 Spliterator ，可能是 SIZED，顶层不能决定底层

SUBSIZED

该 Spliterator 和所有从它拆分出来的分割迭代器都是 SIZED 以及 SUBSIZED 的。
如果分割后，没有按照要求返回SIZED 以及 SUBSIZED 属性，那么操作是不被保证的，也就是结果不可预测。

这个属性和 SIZED 的区别就是， SIZED 不保证 SUBSIZED。而 SUBSIZED 会要求保证 SIZED

内部特化而做的函数式接口 (OfPrimitive)

除了上面的函数，以及特性，Spliterator 迭代器中，还有几个定义在内部的接口。

OfPrimitive 重载了（overloads）了 Spliterator 的方法。用于实现特化的分割迭代器。

overloads：参数列表不同，函数名相同，与返回值类型无关，与访问修饰符无关。

注意与 override 的区别

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原文作者：待葡萄嗖透
原文出处：http://movingon.cn/2017/05/02/jdk8-Stream-%E8%A7%A3%E6%9E%902-Spliterator%E5%88%86%E5%89%B2%E8%BF%AD%E4%BB%A3%E5%99%A8/

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