Java中Iterator(迭代器)的用法及其背后机制的探究
一.背景延伸
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。
二.为什么使用迭代器?
因为最初的时候你用for循环遍历List,之后人家又要你遍历Set，但是for循环无法遍历Set,因为Set是无序的(无法get值)，所以后面就统一用迭代器遍历集合了。
三.迭代器迭代顺序
HashMap按键的顺序，HashSet按hashCode的顺序。
四.Iterator的使用
（一）Iterator在Collection接口中的使用。
虽然Collection接口的相关类实现了get()方法，但将Iterator用在它们身上仍然是合适的，下面以ArrayList为例，讨论Iterator在Collection中的两中使用方法：
1.配合while()循环实现遍历输出：
1 ArrayList list = new ArrayList();
2 //此处省略list的具体赋值过程
3 Iterator it = list.iterator();
4 while(it.hasNext()){
5 System.out.println(it.next());
6 }while()中的判断条件it.hasNext()用于判断it中是否还有下一元素，有的话就继续循环，输出语句中的it.next()既可以使“指针”往后走一位，又能将当前的元素返回，用于输出。
不过上面的是在一般while()循环中的使用，我们还可以用for each 循环来代替Iterator，因为for each 本身就相当于一个迭代器了：
1 ArrayList list = new ArrayList();
2 //此处同样省略list的赋值过程
3 for(Object array:list){
4 System.out.println(array);
5 }需要注意的是for each 不适合用来增删元素，如果单纯用来遍历元素，这种写法也许会更简洁一点。
（二）Iterator在Map接口中的使用：
下文用HashMap为例，讨论迭代器的两种主要使用方法。
1.与while()的结合
HashMap<K,V> myMap = new HashMap<K,V>();
//省略myMap的的赋值过程
Iterator<Map.Entry<K,V> it=myMap.entrySet().iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
}
//如果想让输出更加格式化，可以自己重写toString()方法，由于toString方法的重写不是本文讨论的重点，所以暂且不讨论。Map接口下的iterator应用方法与Collection中的略微有些不同，用到了entrySet()方法，entrySet()用来返回整个键—值对。
同样这里再贴出for each代替Iterator的用法：
1 HashMap<K,V> myMap=new HashMap<K,V>();
2 //省略myMap赋值过程
3 for(Object oj:myMap.entrySet()){
4 System.out.println(oj);
5 }五.Iterator的原理
所有Iterator都最终实现接口Iterator，Iterator接口中包含三个基本方法，next(), hasNext(), remove()，其中对于List的遍历删除只能用Iterator的remove方法；JDK1.8中Iterator接口的源码如下：
public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
// JDK1.8的新特性，可以通过default在接口中写个方法的实现
default void remove() {
throw new UnsupportedOperationException("remove");
}
default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
while (hasNext())
action.accept(next());
}
}
下面将基于ArrayList的Iterator的实现分析Iterator的原理（基于JDK1.8）:
在ArrayList类中有个方法iterator()，此方法将返回一个iterator的实现，这里可以看出实现类叫Itr，通过其它源码可知，此类是AarryList的内部类，即ArryList的Iterator实现在ArrayList内部；
这时ArrayList返回一个Iterator迭代器的方法：
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}下面重点看下ArrayList中实现类Itr类的源码：
private class Itr implements Iterator<E> {
/**
* 下一个返回的位置
*/
int cursor = 0;
/**
* 当前操作的位置
*/
int lastRet = -1;
/**
* 类似版本号，检查List是否有更新
*/
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() { // 判断是否有下一个元素
return cursor != size();
}
public E next() { // 返回下一个元素
checkForComodification();
try {
int i = cursor; // cursor记录的是下一个元素，所以调用next时将返回的是cursor对应的元素
E next = get(i); // 记录需要返回的元素
lastRet = i; // 记录当前元素
cursor = i + 1; // 记录下一个元素
return next;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
checkForComodification();
throw new NoSuchElementException();
}
}
public void remove() { // 移除元素
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification(); // 检查是否有更改，remove或者add
try {
AbstractList.this.remove(lastRet); // 删除当前元素
if (lastRet < cursor) // 删除了之后指标减1
cursor--;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount; // 保持版本号一致
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() { // 如果有更改则抛出ConcurrentModificationException异常
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}从上面代码中可以看出，对于Iterator的实现中主要有几个变量cursor，lastRest, expectedModCount三个变量，其中cursor将记录下一个位置，lastRet记录当前位置，expectedModCount记录没有修改的List的版本号。
问题：还记得说List中在iterator遍历的时候，不能随便添加和删除元素吗，这是为什么呢？
在iterator遍历的时候抛出异常都是checkForComodification作的，根本原因是modCout和expectedModCount不相等，导致抛出异常
那为啥会不相等呢？
可以看看ArrayList的add和remove方法，
add方法:
从上面的代码中可以看出只要对ArrayList作了添加或删除操作都会增加modCount版本号，这样的意思是在迭代期间，会不断检查modCount和迭代器持有的expectedModCount两者是不是相等，如果不想的就抛出异常了。
这样在迭代器迭代期间不能对ArrayList作任何增删操作，但是可以通过iterator的remove作删除操作，从之前的代码可以看出，在iterator的remove()中有一行代码，expectedModCount = modCount; 这个赋值操作保证了iterator的remove是可用性的。
当然，iterator期间不能增删的根本原因是ArrayList遍历会不准，就像遍历数组的时候改变了数组的长度一样
参考博文：
https://blog.csdn.net/qq_36101933/article/details/82632137