Java 迭代器

使对容器内元素的操作更为简单，Java引入了迭代器模式！ 把访问逻辑从不同类型的集合类中抽取出来，从而避免向外部暴露集合的内部结构。

下面两段代码分别对“数组”和“ArrayList”进行遍历，可以看见这种遍历方式是与被遍历对象的类型紧密耦合，无法将访问逻辑从集合类和客户端代码中分离出来。不同的集合会对应不同的遍历方法，客户端代码无法复用。在实际应用中如何将上面两个集合整合是相当麻烦的。所以才有Iterator，它总是用同一种逻辑来遍历集合。使得客户端自身不需要来维护集合的内部结构，所有的内部状态都由Iterator来维护。客户端不用直接和集合进行打交道，而是控制Iterator向它发送向前向后的指令，就可以遍历集合。

// 遍历数组 int array[] = new int[3]; for (int i = 0; i < array.length; i++) { System.out.println(array[i]); } 

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

迭代器模式

迭代器模式：提供一种方法顺序的访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。

• 聚集类：Aggregate(抽象类)和ConcreteAggregate(具体聚集类)表示聚集类，是用来存储迭代器的数据。在Aggregate(抽象类)中有一个CreateIterator方法，用来获取迭代器

• 迭代器：迭代器用来为聚集类提供服务，提供了一系列访问聚集类对象元素的方法。

java.util.Iterator接口

在Java中Iterator为一个接口，它只提供了迭代的基本规则。在JDK中它是这样定义的：对Collection进行迭代的迭代器。

package java.util; public interface Iterator<E> { boolean hasNext();//判断是否存在下一个对象元素 E next();//获取下一个元素 void remove();//移除元素 } 

java.lang.Iterable接口

Java中还提供了一个Iterable接口，Iterable接口实现后的功能是‘返回’一个迭代器，我们常用的实现了该接口的子接口有:Collection、List、Set等。该接口的iterator()方法返回一个标准的Iterator实现。实现Iterable接口允许对象成为Foreach语句的目标。就可以通过foreach语句来遍历你的底层序列。

Iterable接口包含一个能产生Iterator对象的方法，并且Iterable被foreach用来在序列中移动。因此如果创建了实现Iterable接口的类，都可以将它用于foreach中。

Package java.lang; import java.util.Iterator; public interface Iterable<T> { Iterator<T> iterator(); } 

使用迭代器遍历集合

// 使用迭代器 Iterator<String> itr = collection.iterator(); while(itr.hasNext()){ System.out.println(itr.next()); } 

// 使用foreach for (String text : collection) { System.out.println(text); } 

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

对比for循环和迭代器：

• ArrayList对随机访问比较快，而for循环中使用的get()方法，采用的即是随机访问的方法，因此在ArrayList里for循环快。
• LinkedList则是顺序访问比较快，Iterator中的next()方法采用的是顺序访问方法，因此在LinkedList里使用Iterator较快。
• 主要还是要依据集合的数据结构不同的判断。

Iterator遍历时不可以删除集合中的元素问题

在迭代之前，迭代器已经被通过Iterator.itertor()创建出来了，如果在迭代的过程中，又对容器进行了改变其容器大小的操作，那么Java就会给出ConcurrentModificationException异常。

下面的代码块中是用于List的Iterator实现

// AbstractList.Itr类 private class Itr implements Iterator<E> { /** * Index of element to be returned by subsequent call to next. */ int cursor = 0; /** * Index of element returned by most recent call to next or * previous. Reset to -1 if this element is deleted by a call * to remove. */ int lastRet = -1; /** * The modCount value that the iterator believes that the backing * List should have. If this expectation is violated, the iterator * has detected concurrent modification. */ int expectedModCount = modCount; public boolean hasNext() { return cursor != size(); } public E next() { checkForComodification(); try { int i = cursor; E next = get(i); lastRet = i; cursor = i + 1; return next; } catch (IndexOutOfBoundsException e) { checkForComodification(); throw new NoSuchElementException(); } } public void remove() { if (lastRet < 0) throw new IllegalStateException(); checkForComodification(); try { AbstractList.this.remove(lastRet); if (lastRet < cursor) cursor--; lastRet = -1; expectedModCount = modCount; } catch (IndexOutOfBoundsException e) { throw new ConcurrentModificationException(); } } final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); } } 

• modCount
  在ArrayList中modCount是当前集合的版本号，每次修改(增、删)集合都会加1；
• expectedModCount
  当前迭代器的版本号，在迭代器实例化时初始化为modCount。

在checkForComodification()方法中就是在验证modCount的值和expectedModCount的值是否相等，所以当你在调用了ArrayList.add()或者ArrayList.remove()时，只更新了modCount的状态，而迭代器中的expectedModCount未同步，因此才会导致再次调用Iterator.next()方法时抛出异常。但是为什么使用Iterator.remove()就没有问题呢？通过源码的第32行发现，在Iterator的remove()中同步了expectedModCount的值，所以当你下次再调用next()的时候，检查不会抛出异常。

这也就是老生常谈的快速失败机制（fail-fast）。

参考

• [0] 本人github
• [1] 深入理解Java中的迭代器
• [2] 迭代器模式