java foreach 循環原理

java foreach 語法是在jdk1.5時加入的新特性，主要是看成for語法的一個加強，那麼它的底層究竟是怎麼實現的呢？由於面試時被問到，因此在這邊作一個記錄。

首先來看看foreach可以使用的類型是什麼：

 

編譯器報錯緣由寫的很清楚了，要求：數組或java.lang.Iterable。

看下jdk源碼對Iterable接口的聲明：

/** Implementing this interface allows an object to be the target of
 *  the "foreach" statement.
 * @since 1.5
 */
public interface Iterable<T> {

    /**
     * Returns an iterator over a set of elements of type T.
     * 
     * @return an Iterator.
     */
    Iterator<T> iterator();
}

實現此接口，容許成爲foreach語法的target。

那數組呢？數組沒有實現爲何也能夠用呢？

那是由於遍歷數組時，會轉換爲對數組中的每個元素的循環引用，至關於for語法循環遍歷同樣。

 

那麼爲何是數組或者實現了這個接口，就能實現遍歷呢？實際上是由於編譯器的緣由，在編譯中的語義分析過程當中，有一個解除語法糖的操做，（語法糖是啥？能夠理解成編譯器爲方便開發人員開發，會對特定代碼作一些特殊處理，方便開發人員使用，除了foreach，java中還有泛型、裝箱、拆箱、變長字符串等）。

• 對於list編譯器會調用Iterable接口的 iterator方法來循環遍歷數組的元素，iterator方法中是調用Iterator接口的的 next()和hasNext（）方法來作循環遍歷。java中有一個叫作迭代器模式的設計模式，這個其實就是對迭代器模式的一個實現。
• 對於數組，就是轉化爲對數組中的每個元素的循環引用。

•  在平時Java程序中，應用比較多的就是對Collection集合類的foreach遍歷，foreach之因此能工做，是由於這些集合類都實現了Iterable接口，該接口中定義了Iterator迭代器的

  產生方法，而且foreach就是經過Iterable接口在序列中進行移動。

  　Iterable接口API：

  package java.lang;
  
  import java.util.Iterator;
  
  public interface Iterable
  {
  
      public abstract Iterator iterator();
  }

  該接口中定義了產生Iterator迭代器的方法；

  package java.util;
  
  
  public interface Iterator
  {
  
      public abstract boolean hasNext();
  
      public abstract Object next();
  
      public abstract void remove();
  }

  那麼爲何實現了Iterable接口就支持foreach操做了呢?

  咱們寫段foreach小程序看看字節碼是怎麼樣的吧.

  package test;
  
  import java.util.List;
  
  /**
   * Created by vino on 2016/5/6.
   */
  public class TestForeach {
      List<Integer> integers;
      public void testForeach(){
          for(Integer i : integers){
  
          }
      }
  }

  其中TestForeach方法的詳細字節碼以下:

  public void testForeach();
      descriptor: ()V
      flags: ACC_PUBLIC
      Code:
        stack=1, locals=3, args_size=1
           0: aload_0
           1: getfield      #2                  // Field integers:Ljava/util/List;
           4: invokeinterface #3,  1            // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
           9: astore_1
          10: aload_1
          11: invokeinterface #4,  1            // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
          16: ifeq          32
          19: aload_1
          20: invokeinterface #5,  1            // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
          25: checkcast     #6                  // class java/lang/Integer
          28: astore_2
          29: goto          10
          32: return
        LineNumberTable:
          line 11: 0
          line 13: 29
          line 14: 32
        LocalVariableTable:
          Start  Length  Slot  Name   Signature
             29       0     2     i   Ljava/lang/Integer;
              0      33     0  this   Ltest/TestForeach;
  }

   咱們重點看紅色部分,我來簡單解釋一下這段字節碼的做用:

  0:加載this到操做棧

  1:獲取字段integers

  4:調用integers的接口方法interator

  9:將返回的迭代器賦給本地變量?(咱們看到在最下面的本地變量區的Slot列,有0和2,可是沒有1.事實上,1就是編譯器爲咱們生成的一個迭代器變量),這邊就是給這個迭代器賦值

  核心實現就是以上幾行字節碼,其他的部分就是和接下來的迭代器遍歷有關了,有興趣的朋友能夠看看.