Java学习之Iterator(迭代器)的一般用法

迭代器（Iterator）　　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。　　Iterator是Java迭代器最简单的实现，为List设计的ListIterator具有更多的功能，它可以从两个方向遍历List，也可以从List中插入和删除元素。迭代器应用：list l = new ArrayList();l.add("aa");l.add("bb");l.add("cc");for (Iterator iter = l.iterator(); iter.hasNext();) {   String str = (String)iter.next();   System.out.println(str);}/*迭代器用于while循环Iterator iter = l.iterator();while(iter.hasNext()){   String str = (String) iter.next();   System.out.println(str);}*/java.util包中包含了一系列重要的集合类。本文将从分析源码入手，深入研究一个集合类的内部结构，以及遍历集合的迭代模式的源码实现内幕。　　下面我们先简单讨论一个根接口Collection，然后分析一个抽象类AbstractList和它的对应Iterator接口，并仔细研究迭代子模式的实现原理。　　本文讨论的源代码版本是JDK 1.4.2，因为JDK 1.5在java.util中使用了很多泛型代码，为了简化问题，所以我们还是讨论1.4版本的代码。　　集合类的根接口Collection　　Collection接口是所有集合类的根类型。它的一个主要的接口方法是：　　boolean add(Object c)　　add()方法将添加一个新元素。注意这个方法会返回一个boolean，但是返回值不是表示添加成功与否。仔细阅读doc可以看到，Collection规定：如果一个集合拒绝添加这个元素，无论任何原因，都必须抛出异常。这个返回值表示的意义是add()方法执行后，集合的内容是否改变了（就是元素有无数量，位置等变化），这是由具体类实现的。即：如果方法出错，总会抛出异常；返回值仅仅表示该方法执行后这个Collection的内容有无变化。　　类似的还有：　　boolean addAll(Collection c); 　　boolean remove(Object o); 　　boolean removeAll(Collection c); 　　boolean remainAll(Collection c);　　Object[] toArray()方法很简单，把集合转换成数组返回。Object[] toArray(Object[] a)方法就有点复杂了，首先，返回的Object[]仍然是把集合的所有元素变成的数组，但是类型和参数a的类型是相同的，比如执行：　　String[] o = (String[])c.toArray(new String[0]);　　得到的o实际类型是String[]。　　其次，如果参数a的大小装不下集合的所有元素，返回的将是一个新的数组。如果参数a的大小能装下集合的所有元素，则返回的还是a，但a的内容用集合的元素来填充。尤其要注意的是，如果a的大小比集合元素的个数还多，a后面的部分全部被置为null。　　最后一个最重要的方法是iterator()，返回一个Iterator（迭代子），用于遍历集合的所有元素。　　用Iterator模式实现遍历集合 　　 　　Iterator模式是用于遍历集合类的标准访问方法。它可以把访问逻辑从不同类型的集合类中抽象出来，从而避免向客户端暴露集合的内部结构。　　例如，如果没有使用Iterator，遍历一个数组的方法是使用索引：　　for(int i=0; i 　　而访问一个链表（LinkedList）又必须使用while循环：　　while((e=e.next())!=null) { ... e.data() ... }　　以上两种方法客户端都必须事先知道集合的内部结构，访问代码和集合本身是紧耦合，无法将访问逻辑从集合类和客户端代码中分离出来，每一种集合对应一种遍历方法，客户端代码无法复用。　　更恐怖的是，如果以后需要把ArrayList更换为LinkedList，则原来的客户端代码必须全部重写。　　为解决以上问题，Iterator模式总是用同一种逻辑来遍历集合：　　for(Iterator it = c.iterater(); it.hasNext(); ) { ... }　　奥秘在于客户端自身不维护遍历集合的"指针"，所有的内部状态（如当前元素位置，是否有下一个元素）都由Iterator来维护，而这个Iterator由集合类通过工厂方法生成，因此，它知道如何遍历整个集合。　　客户端从不直接和集合类打交道，它总是控制Iterator，向它发送"向前"，"向后"，"取当前元素"的命令，就可以间接遍历整个集合。　　首先看看java.util.Iterator接口的定义：　　public interface Iterator { 　　boolean hasNext(); 　　Object next(); 　　void remove(); 　　}　　依赖前两个方法就能完成遍历，典型的代码如下：　　for(Iterator it = c.iterator(); it.hasNext(); ) { 　　Object o = it.next(); 　　// 对o的操作... 　　}　　在JDK1.5中，还对上面的代码在语法上作了简化：　　// Type是具体的类型，如String。 　　for(Type t : c) { 　　// 对t的操作... 　　}　　每一种集合类返回的Iterator具体类型可能不同，Array可能返回ArrayIterator，Set可能返回SetIterator，Tree可能返回TreeIterator，但是它们都实现了Iterator接口，因此，客户端不关心到底是哪种Iterator，它只需要获得这个Iterator接口即可，这就是面向对象的威力。 　　 Iterator源码剖析　　让我们来看看AbstracyList如何创建Iterator。首先AbstractList定义了一个内部类（inner class）：　　private class Itr implements Iterator { 　　... 　　}　　而iterator()方法的定义是：　　public Iterator iterator() { 　　return new Itr(); 　　}　　因此客户端不知道它通过Iterator it = a.iterator();所获得的Iterator的真正类型。　　现在我们关心的是这个申明为private的Itr类是如何实现遍历AbstractList的：　　private class Itr implements Iterator { 　　int cursor = 0; 　　int lastRet = -1; 　　int expectedModCount = modCount; 　　}　　Itr类依靠3个int变量（还有一个隐含的AbstractList的引用）来实现遍历，cursor是下一次next()调用时元素的位置，第一次调用next()将返回索引为0的元素。lastRet记录上一次游标所在位置，因此它总是比cursor少1。　　变量cursor和集合的元素个数决定hasNext()：　　public boolean hasNext() { 　　return cursor != size(); 　　}　　方法next()返回的是索引为cursor的元素，然后修改cursor和lastRet的值：　　public Object next() { 　　checkForComodification(); 　　try { 　　Object next = get(cursor); 　　lastRet = cursor++; 　　return next; 　　} catch(IndexOutOfBoundsException e) { 　　checkForComodification(); 　　throw new NoSuchElementException(); 　　} 　　}　　expectedModCount表示期待的modCount值，用来判断在遍历过程中集合是否被修改过。AbstractList包含一个modCount变量，它的初始值是0，当集合每被修改一次时（调用add，remove等方法），modCount加1。因此，modCount如果不变，表示集合内容未被修改。　　Itr初始化时用expectedModCount记录集合的modCount变量，此后在必要的地方它会检测modCount的值：　　final void checkForComodification() { 　　if (modCount != expectedModCount) 　　throw new ConcurrentModificationException(); 　　}　　如果modCount与一开始记录在expectedModeCount中的值不等，说明集合内容被修改过，此时会抛出ConcurrentModificationException。　　这个ConcurrentModificationException是RuntimeException，不要在客户端捕获它。如果发生此异常，说明程序代码的编写有问题，应该仔细检查代码而不是在catch中忽略它。　　但是调用Iterator自身的remove()方法删除当前元素是完全没有问题的，因为在这个方法中会自动同步expectedModCount和modCount的值：　　public void remove() { 　　... 　　AbstractList.this.remove(lastRet); 　　... 　　// 在调用了集合的remove()方法之后重新设置了expectedModCount： 　　expectedModCount = modCount; 　　... 　　}　　要确保遍历过程顺利完成，必须保证遍历过程中不更改集合的内容（Iterator的remove()方法除外），因此，确保遍历可靠的原则是只在一个线程中使用这个集合，或者在多线程中对遍历代码进行同步。　　最后给个完整的示例：　　Collection c = new ArrayList(); 　　c.add("abc"); 　　c.add("xyz"); 　　for(Iterator it = c.iterator(); it.hasNext(); ) { 　　String s = (String)it.next(); 　　System.out.println(s); 　　}　　如果你把第一行代码的ArrayList换成LinkedList或Vector，剩下的代码不用改动一行就能编译，而且功能不变，这就是针对抽象编程的原则：对具体类的依赖性最小。

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