Java中Iterator(迭代器)的用法及其背后机制的探究

在Java中遍历List时会用到Java提供的Iterator，Iterator十分好用，原因是：

迭代器是一种设计模式，它是一个对象，它可以遍历并选择序列中的对象，而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象，因为创建它的代价小。

　　Java中的Iterator功能比较简单，并且只能单向移动：

　　(1) 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator。第一次调用Iterator的next()方法时，它返回序列的第一个元素。注意：iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection继承。

　　(2) 使用next()获得序列中的下一个元素。

　　(3) 使用hasNext()检查序列中是否还有元素。

　　(4) 使用remove()将迭代器新返回的元素删除。

只要看看下面这个例子就一清二楚了：

扫描二维码关注公众号，回复： 3284964 查看本文章

import java.util.*;

public class Muster {

public static void main(String[] args) {

ArrayList list = new ArrayList();

list.add("a");

list.add("b");

list.add("c");

Iterator it = list.iterator();

while(it.hasNext()){

String str = (String) it.next();

System.out.println(str);

}

运行结果：

a
b
c

可以看到，Iterator可以不用管底层数据具体是怎样存储的，都能够通过next()遍历整个List。

但是，具体是怎么实现的呢？背后机制究竟如何呢？

这里我们来看看Java里AbstractList实现Iterator的源代码：

1.public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> { // List接口实现了Collection<E>, Iterable<E>

2.

3. protected AbstractList() {

4. }

5.

6. ...

7.

8. public Iterator<E> iterator() {

9. return new Itr(); // 这里返回一个迭代器

10. }

11.

12. private class Itr implements Iterator<E> { // 内部类Itr实现迭代器

13.

14. int cursor = 0;

15. int lastRet = -1;

16. int expectedModCount = modCount;

17.

18. public boolean hasNext() { // 实现hasNext方法

19. return cursor != size();

20. }

21.

22. public E next() { // 实现next方法

23. checkForComodification();

24. try {

25. E next = get(cursor);

26. lastRet = cursor++;

27. return next;

28. } catch (IndexOutOfBoundsException e) {

29. checkForComodification();

30. throw new NoSuchElementException();

31. }

32. }

33.

34. public void remove() { // 实现remove方法

35. if (lastRet == -1)

36. throw new IllegalStateException();

37. checkForComodification();

38.

39. try {

40. AbstractList.this.remove(lastRet);

41. if (lastRet < cursor)

42. cursor--;

43. lastRet = -1;

44. expectedModCount = modCount;

45. } catch (IndexOutOfBoundsException e) {

46. throw new ConcurrentModificationException();

47. }

48. }

49.

50. final void checkForComodification() {

51. if (modCount != expectedModCount)

52. throw new ConcurrentModificationException();

53. }

54. }

55.}

可以看到，实现next()是通过get(cursor)，然后cursor++，通过这样实现遍历。

这部分代码不难看懂，唯一难懂的是remove操作里涉及到的expectedModCount = modCount;

在网上查到说这是集合迭代中的一种“快速失败”机制，这种机制提供迭代过程中集合的安全性。

从源代码里可以看到增删操作都会使modCount++，通过和expectedModCount的对比，迭代器可以快速的知道迭代过程中是否存在list.add()类似的操作，存在的话快速失败!

在第一个例子基础上添加一条语句：

import java.util.*;

public class Muster {

public static void main(String[] args) {

ArrayList list = new ArrayList();

list.add("a");

list.add("b");

list.add("c");

Iterator it = list.iterator();

while(it.hasNext()){

String str = (String) it.next();

System.out.println(str);

list.add("s"); //添加一个add方法

}

运行结果：

a
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
　　at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(Unknown Source)
　　at java.util.ArrayList$Itr.next(Unknown Source)
　　at com.hasse.Muster.main(Muster.java:11)

这就会抛出一个下面的异常，迭代终止。

关于modCount，API解释如下：

The number of times this list has been structurally modified. Structural modifications are those that change the size of the list, or otherwise perturb it in such a fashion that iterations in progress may yield incorrect results.

也就是说，modCount记录修改此列表的次数：包括改变列表的结构，改变列表的大小，打乱列表的顺序等使正在进行迭代产生错误的结果。

Tips:仅仅设置元素的值并不是结构的修改

我们知道的是ArrayList是线程不安全的，如果在使用迭代器的过程中有其他的线程修改了List就会抛出ConcurrentModificationException，这就是Fail-Fast机制。

Java中Iterator(迭代器)的用法及其背后机制的探究

猜你喜欢