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[Java教程]Java集合Iterator迭代器的实现


一、迭代器概述

  1、什么是迭代器?

  在Java中,有很多的数据容器,对于这些的操作有很多的共性。Java采用了迭代器来为各种容器提供了公共的操作接口。这样使得对容器的遍历操作与其具体的底层实现相隔离,达到解耦的效果。

  在Iterator接口中定义了三个方法:

  

  2、迭代器使用

  public static void main(String[] args)  {    List<String> list=new ArrayList<>();    list.add("abc");    list.add("edf");    list.add("ghi");    for(Iterator<String> it=list.iterator();it.hasNext();)    {      System.out.println(it.next());    }  }

 执行结果: 

二、ArrayList的Iterator实现

   private class Itr implements Iterator<E> 
  { int cursor; // index of next element to return int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such int expectedModCount = modCount; ... }

  在ArrayList内部定义了一个内部类Itr,该类实现了Iterator接口。

  在Itr中,有三个变量分别是

  cursor:表示下一个元素的索引位置

  lastRet:表示上一个元素的索引位置

  expectModCount:预期被修改的次数

  下面看一下Itr类实现了Iterator接口的三个方法:

 public boolean hasNext() {   return cursor != size;//当cursor不等于size时,表示仍有索引元素 }

   public E next() //返回下一个元素  {      checkForComodification();      int i = cursor;      if (i >= size)        throw new NoSuchElementException();      Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;      if (i >= elementData.length)        throw new ConcurrentModificationException();      cursor = i + 1;      return (E) elementData[lastRet = i];  }

  在next()方法中有一个checkForComodification()方法,其实现为:

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

  可以看到,该函数是用来判断集合的修改次数是否合法。

  在集合内部维护一个字段modCount用于记录集合被修改的次数,每当集合内部结构发生变化(add,remove,set)时,modCount+1。

  在迭代器内部也维护一个字段expectedModCount,同样记录当前集合修改的次数,初始化为集合的modCount值。当我们在调用Iterator进行遍历操作时,如果有其他线程修改list会出现modCount!=expectedModCount的情况,就会报并发修改异常java.util.ConcurrentModificationException。下面为示例代码:

  public static void main(String[] args)  {     ArrayList<String> aList=new ArrayList<String>();     aList.add("bbc");     aList.add("abc");     aList.add("ysc");     aList.add("saa");     System.out.println("移除前:"+aList);      Iterator<String> it=aList.iterator();     while(it.hasNext())     {       if("abc".equals(it.next()))       {        aList.remove("abc");            }     }     System.out.println("移除后:"+aList); }      

  

  上面的代码中,如果我们只使用迭代器来进行删除,则不会出现并发修改异常错误。

  public static void main(String[] args)  {      ArrayList<String> aList=new ArrayList<String>();     aList.add("bbc");     aList.add("abc");     aList.add("ysc");     aList.add("saa");     System.out.println("移除前:"+aList);         Iterator<String> it=aList.iterator();     while(it.hasNext())     {      if("abc".equals(it.next()))      {       it.remove();      }     }     System.out.println("移除后:"+aList); }

  

   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();      }   }

  在执行remove操作时,同样先执行checkForComodification(),然后会执行ArrayList的remove()方法,该方法会将modCount值加1,这里我们将expectedModCount=modCount,使之保持统一。

三、ListIterator

  上面可以看到,Iterator只提供了删除元素的方法remove,如果我们想要在遍历的时候添加元素怎么办?

  ListIterator接口继承了Iterator接口,它允许程序员按照任一方向遍历列表,迭代期间修改列表,并获得迭代器在列表中的当前位置。

  ListIterator接口定义了下面几个方法:

  

  下面使用ListIterator来对list进行边遍历边添加元素操作:

  public static void main(String[] args)  {    ArrayList<String> aList = new ArrayList<String>();    aList.add("bbc");    aList.add("abc");    aList.add("ysc");    aList.add("saa");    System.out.println("移除前:" + aList);    ListIterator<String> listIt = aList.listIterator();    while (listIt.hasNext())    {      if ("abc".equals(listIt.next()))      {        listIt.add("haha");      }    }    System.out.println("移除后:" + aList);  }