Iterator(迭代器)的使用

  迭代對於咱們搞Java的來講絕對不陌生。咱們經常使用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
        }

        迭代其實咱們能夠簡單地理解爲遍歷，是一個標準化遍歷各種容器裏面的全部對象的方法類，它是一個很典型的設計模式。Iterator模式是用於遍歷集合類的標準訪問方法。它能夠把訪問邏輯從不一樣類型的集合類中抽象出來，從而避免向客戶端暴露集合的內部結構。 在沒有迭代器時咱們都是這麼進行處理的。以下：

        對於數組咱們是使用下標來進行處理的: 

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

        對於ArrayList是這麼處理的: 

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

        對於這兩種方式，咱們老是都事先知道集合的內部結構，訪問代碼和集合自己是緊密耦合的，沒法將訪問邏輯從集合類和客戶端代碼中分離出來。同時每一種集合對應一種遍歷方法，客戶端代碼沒法複用。 在實際應用中如何須要將上面將兩個集合進行整合是至關麻煩的。因此爲了解決以上問題，Iterator模式騰空出世，它老是用同一種邏輯來遍歷集合。使得客戶端自身不須要來維護集合的內部結構，全部的內部狀態都由Iterator來維護。客戶端從不直接和集合類打交道，它老是控制Iterator，向它發送"向前"，"向後"，"取當前元素"的命令，就能夠間接遍歷整個集合。

        上面只是對Iterator模式進行簡單的說明，下面咱們看看Java中Iterator接口，看他是如何來進行實現的。

1、java.util.Iterator

        在Java中Iterator爲一個接口，它只提供了迭代了基本規則，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 JavaCollections Framework 中的 Enumeration。迭代器與枚舉有兩點不一樣：

        一、迭代器容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。

        二、方法名稱獲得了改進。

        其接口定義以下： 

public interface Iterator {
　　boolean hasNext();
　　Object next();
　　void remove();
}

        其中：

        Object next()：返回迭代器剛越過的元素的引用，返回值是Object，須要強制轉換成本身須要的類型

        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

        對於咱們而言，咱們只通常只需使用next()、hasNext()兩個方法便可完成迭代。以下： 

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

         前面闡述了Iterator有一個很大的優勢,就是咱們沒必要知道集合的內部結果,集合的內部結構、狀態由Iterator來維持，經過統一的方法hasNext()、next()來判斷、獲取下一個元素，至於具體的內部實現咱們就不用關心了。可是做爲一個合格的程序員咱們很是有必要來弄清楚Iterator的實現。下面就ArrayList的源碼進行分析分析。

2、各個集合的Iterator的實現

        下面就ArrayList的Iterator實現來分析，其實若是咱們理解了ArrayList、Hashset、TreeSet的數據結構，內部實現，對於他們是如何實現Iterator也會成竹在胸的。由於ArrayList的內部實現採用數組，因此咱們只須要記錄相應位置的索引便可，其方法的實現比較簡單。

2.一、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，以下： 

private class Itr implements Iterator<E> {
    //do something
}

        而ArrayList的iterator()方法實現： 

public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }

         因此經過使用ArrayList.iterator()方法返回的是Itr()內部類，因此如今咱們須要關心的就是Itr()內部類的實現：

在Itr內部定義了三個int型的變量：cursor、lastRet、expectedModCount。其中cursor表示下一個元素的索引位置，lastRet表示上一個元素的索引位置

[java]  view plain  copy

 

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

        從cursor、lastRet定義能夠看出，lastRet一直比cursor少一因此hasNext()實現方法異常簡單，只須要判斷cursor和lastRet是否相等便可。

public boolean hasNext() {
    return cursor != size;
}

        對於next()實現其實也是比較簡單的，只要返回cursor索引位置處的元素便可，而後修改cursor、lastRet便可， 

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

        checkForComodification()主要用來判斷集合的修改次數是否合法，即用來判斷遍歷過程當中集合是否被修改過。在java提升篇（二一）-----ArrayList中已經闡述了。modCount用於記錄ArrayList集合的修改次數，初始化爲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，因此若是modCount不變，則表示集合內容沒有被修改。該機制主要是用於實現ArrayList集合的快速失敗機制，在Java的集合中，較大一部分集合是存在快速失敗機制的，這裏就很少說，後面會講到。因此要保證在遍歷過程當中不出錯誤，咱們就應該保證在遍歷過程當中不會對集合產生結構上的修改（固然remove方法除外），出現了異常錯誤，咱們就應該認真檢查程序是否出錯而不是catch後不作處理。 

final void checkForComodification() {
     if (modCount != expectedModCount)
         throw new ConcurrentModificationException();
 }

        對於remove()方法的是實現，它是調用ArrayList自己的remove()方法刪除lastRet位置元素，而後修改modCount便可。 

public void remove() {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();

            try {
                ArrayList.this.remove(lastRet);
                cursor = lastRet;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }

        這裏就對ArrayList的Iterator實現講解到這裏，對於Hashset、TreeSet等集合的Iterator實現，各位若是感興趣能夠繼續研究，我的認爲在研究這些集合的源碼以前，有必要對該集合的數據結構有清晰的認識，這樣會達到事半功倍的效果！！！！

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