【Java每日面试题】Iterator迭代器到底是什么?(上)

我们常使用 JDK 提供的迭代接口进行 Java 集合的迭代。

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

迭代可以简单地理解为遍历,是一个标准化遍历各类容器里面的所有对象的方法类。Iterator 模式是用于遍历集合类的标准访问方法。它可以把访问逻辑从不同类型集合类中抽象出来,从而避免向客户端暴露集合内部结构。


在没有迭代器时,我们都这么处理:

数组处理:

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

ArrayList处理:

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

这些方式,都需要事先知道集合内部结构,访问代码和集合结构本身紧耦合,无法将访问逻辑从集合类和客户端代码中分离。同时每一种集合对应一种遍历方法,客户端代码无法复用。


实际应用中,若需要将上面将两个集合进行整合,则很麻烦。所以为解决如上问题, Iterator 模式诞生了。

它总是用同一种逻辑遍历集合,从而客户端无需再维护集合内部结构,所有内部状态都由 Iterator 维护。客户端不直接和集合类交互,它只控制 Iterator,向它发送”向前”,”向后”,”取当前元素”的命令,即可实现对客户端透明地遍历整个集合。

java.util.Iterator

在 Java 中 Iterator 为一个接口,它只提供迭代的基本规则,在 JDK 中他是这样定义的:对 collection 进行迭代的迭代器。

【Java每日面试题】Iterator迭代器到底是什么?(上)

迭代器取代了Java集合框架中的 Enumeration。迭代器与枚举有两点不同:

  1. 迭代器允许调用者利用定义良好的语义在迭代期间,从迭代器所指向的 collection 移除元素
  2. 优化方法名


其接口定义如下:

【Java每日面试题】Iterator迭代器到底是什么?(上)

Object next():返回迭代器刚越过的元素的引用,返回值是 Object,需要强制转换成自己需要的类型

boolean hasNext():判断容器内是否还有可供访问的元素

void remove():删除迭代器刚越过的元素

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一大优点是无需知道集合内部结构。集合的内部结构、状态都由 Iterator 维护,通过统一的方法 hasNext()、next() 来判断、获取下一个元素,至于具体的内部实现我们就不用关心了。

各个集合的 Iterator 实现

ArrayList 的内部实现采用数组,所以我们只需要记录相应位置的索引即可。

ArrayList 的 Iterator 实现

在 ArrayList 内部首先是定义一个内部类 Itr,该内部类实现 Iterator 接口,如下:

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  • ArrayList#iterator() :返回的是 Itr() 内部类

【Java每日面试题】Iterator迭代器到底是什么?(上)

成员变量

在 Itr 内部定义了三个 int 型的变量:

  • cursor
    下一个元素的索引位置
  • lastRet
    上一个元素的索引位置
int cursor;             
int lastRet = -1;     
int expectedModCount = modCount;

所以lastRet 一直比 cursor 小 1。所以 hasNext() 实现很简单:

【Java每日面试题】Iterator迭代器到底是什么?(上)

next()

实现其实也是比较简单,只要返回 cursor 索引位置处的元素即可,然后更新cursor、lastRet :

public E next() {
    checkForComodification();
    // 记录索引位置
    int i = cursor;
    // 如果获取元素大于集合元素个数,则抛出异常
    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处元素
    return (E) elementData[lastRet = i];
}   

checkForComodification() 主要判断集合的修改次数是否合法,即判断遍历过程中集合是否被修改过。


modCount 用于记录 ArrayList 集合的修改次数,初始化为 0。每当集合被修改一次(结构上面的修改,内部update不算),如 add、remove 等方法,modCount + 1。


所以若 modCount 不变,则表示集合内容未被修改。该机制主要用于实现 ArrayList 集合的快速失败机制。所以要保证在遍历过程中不出错误,我们就应该保证在遍历过程中不会对集合产生结构上的修改(当然 remove 方法除外),出现了异常错误,我们就应该认真检查程序是否出错而不是 catch 后不做处理。


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