Java源碼分析：深刻探討Iterator模式

Java源碼分析：深刻探討Iterator模式

做者：兄弟連 www.itxdl.cn

　java.util包中包含了一系列重要的集合類。本文將從分析源碼入手，深刻研究一個集合類的內部結構，以及遍歷集合的迭代模式的源碼實現內幕。

 

　　下面咱們先簡單討論一個根接口Collection，而後分析一個抽象類AbstractList和它的對應Iterator接口，並仔細研究迭代子模式的實現原理。

 

　　本文討論的源代碼版本是JDK 1.4.2，由於JDK 1.5在java.util中使用了不少泛型代碼，爲了簡化問題，因此咱們仍是討論1.4版本的代碼。

 

　　集合類的根接口Collection

 

　　Collection接口是全部集合類的根類型。它的一個主要的接口方法是：

 

　　boolean add(Object c)

 

　　add()方法將添加一個新元素。注意這個方法會返回一個boolean，可是返回值不是表示添加成功與否。仔細閱讀doc能夠看到，Collection規定：若是一個集合拒絕添加這個元素，不管任何緣由，都必須拋出異常。這個返回值表示的意義是add()方法執行後，集合的內容是否改變了（就是元素有無數量，位置等變化），這是由具體類實現的。即：若是方法出錯，總會拋出異常；返回值僅僅表示該方法執行後這個Collection的內容有無變化。

 

　　相似的還有：

 

　　boolean addAll(Collection c);

　　boolean remove(Object o);

　　boolean removeAll(Collection c);

　　boolean remainAll(Collection c);

 

　　Object[] toArray()方法很簡單，把集合轉換成數組返回。Object[] toArray(Object[] a)方法就有點複雜了，首先，返回的Object[]仍然是把集合的全部元素變成的數組，可是類型和參數a的類型是相同的，好比執行：

 

　　String[] o = (String[])c.toArray(new String[0]);

 

　　獲得的o實際類型是String[]。

 

　　其次，若是參數a的大小裝不下集合的全部元素，返回的將是一個新的數組。若是參數a的大小能裝下集合的全部元素，則返回的仍是a，但a的內容用集合的元素來填充。尤爲要注意的是，若是a的大小比集合元素的個數還多，a後面的部分所有被置爲null。

 

　　最後一個最重要的方法是iterator()，返回一個Iterator（迭代子），用於遍歷集合的全部元素。

 

　　用Iterator模式實現遍歷集合

　　

　　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。

 

　　例如，若是沒有使用Iterator，遍歷一個數組的方法是使用索引：

 

　　for(int i=0; i

　　而訪問一個鏈表（LinkedList）又必須使用while循環：

 

　　while((e=e.next())!=null) { ... e.data() ... }

 

　　以上兩種方法客戶端都必須事先知道集合的內部結構，訪問代碼和集合自己是緊耦合，沒法將訪問邏輯從集合類和客戶端代碼中分離出來，每一種集合對應一種遍歷方法，客戶端代碼沒法複用。

 

　　更恐怖的是，若是之後須要把ArrayList更換爲LinkedList，則原來的客戶端代碼必須所有重寫。

 

　　爲解決以上問題，Iterator模式老是用同一種邏輯來遍歷集合：

 

　　for(Iterator it = c.iterater(); it.hasNext(); ) { ... }

 

　　奧祕在於客戶端自身不維護遍歷集合的"指針"，全部的內部狀態（如當前元素位置，是否有下一個元素）都由Iterator來維護，而這個Iterator由集合類經過工廠方法生成，所以，它知道如何遍歷整個集合。

 

　　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。

 

　　首先看看java.util.Iterator接口的定義：

 

　　public interface Iterator {

　　boolean hasNext();

　　Object next();

　　void remove();

　　}

 

　　依賴前兩個方法就能完成遍歷，典型的代碼以下：

 

　　for(Iterator it = c.iterator(); it.hasNext(); ) {

　　Object o = it.next();

　　// 對o的操做...

　　}

 

　　在JDK1.5中，還對上面的代碼在語法上做了簡化：

 

　　// Type是具體的類型，如String。

　　for(Type t : c) {

　　// 對t的操做...

　　}

 

 

　　每一種集合類返回的Iterator具體類型可能不一樣，Array可能返回ArrayIterator，Set可能返回SetIterator，Tree可能返回TreeIterator，可是它們都實現了Iterator接口，所以，客戶端不關心究竟是哪一種Iterator，它只須要得到這個Iterator接口便可，這就是面向對象的威力。

　　 Iterator源碼剖析

 

　　讓咱們來看看AbstracyList如何建立Iterator。首先AbstractList定義了一個內部類（inner class）：

 

　　private class Itr implements Iterator {

　　...

　　}

 

　　而iterator()方法的定義是：

 

　　public Iterator iterator() {

　　return new Itr();

　　}