java 迭代器浅析

简介

迭代器是遍历容器的一种常用方法,它屏蔽了容器的实现细节,无需暴露数据结构内部,就可以对容器进行遍历,迭代器本身也是一种设计模式,迭代是一种特殊的遍历方式

Iterator

在java中,迭代器接口Iterator定义了三种方法

public interface Iterator<E> {

  // 是否还有元素可以迭代,如果有 返回true 没有返回false
  boolean hasNext();

  // 返回迭代的下一个元素
  E next();

  // 从迭代器指向的 collection 中移除迭代器返回的最后一个元素
  void remove();
}

remove方法是移除迭代器返回的最后一个元素,因此如果没有调用过next方法,直接调用remove方法是错误的做法,并且每执行一次next方法,只能调用一次remove方法

Iterable

Iterable只有一个iterator方法,该方法会返回一个迭代器,一般情况下使用迭代器的类都会实现Iterable接口而非直接实现Iterator接口

public interface Iterable<T> {
  // 返回一个在一组 T 类型的元素上进行迭代的迭代器。
  Iterator<T> iterator();
}

foreach 就是对迭代器的另外一种使用方式,只要是实现Iterable接口的类,就可以用foreach对自身进行遍历

map 迭代

map接口并未继承Iterable接口,因此本身并不能直接使用迭代器,不过可以转化为collection然后进行迭代,例如:

Map<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("韦德", "35");
Iterator<Entry<String, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
  Entry<String, String> entry = iterator.next();
  System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue());
}

map的遍历方式可参考 java中遍历Map的几种方法

collection 迭代

collection接口继承了Iterable接口,因此只要是collection实例,都可以使用迭代器进行遍历

Collection<String> collection = Arrays.asList("java", "c", "js");
Iterator<String> iterator = collection.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
  String str = iterator.next();
  System.out.println(str);
}

用迭代器遍历collection的优势在于遍历的过程中可以remove元素,用foreach则不行

ListIterator

ListIterator是对Iterator的扩展,针对定义了ListIterator方法的有序的容器,可以采用ListIterator进行迭代,ListIterator新增了一些方法,可以在遍历时获取数据的索引,或者逆序遍历等。

public interface ListIterator1<E> extends Iterator<E> {

  // 是否还有上一个元素 一般逆序遍历时使用
  boolean hasPrevious();

  // 返回列表中的上一个元素
  E previous();

  // 返回对 next 的后续调用所返回元素的索引。(如果列表迭代器在列表的结尾,则返回列表的大小)
  int nextIndex();

  // 返回对 previous 的后续调用所返回元素的索引。(如果列表迭代器在列表的开始,则返回 -1)
  int previousIndex();

  // 用指定元素替换 next 或 previous 返回的最后一个元素(可选操作)。只有在最后一次调用 next 或 previous
  // 后既没有调用 ListIterator.remove 也没有调用 ListIterator.add 时才可以进行该调用。
  void set(E e);

  // 将指定的元素插入列表(可选操作)。该元素直接插入到 next 返回的下一个元素的前面(如果有)
  //或者 previous 返回的下一个元素之后(如果有);
  void add(E e);

  // ... Iterator methods
}

List提供了两个重载的listIterator方法,可以通过这两个方法拿到一个ListIterator对象

public interface List1<E> extends Collection<E> {

  // 此列表元素的列表迭代器
  ListIterator<E> listIterator();

  // 此列表元素的列表迭代器 可以指定一个参数index
  // index 从列表迭代器返回的第一个元素的索引(通过调用 next 方法)
  ListIterator<E> listIterator(int index);

  // List other methods

}

使用listIterator对List进行逆序遍历

List<String> list = Arrays.asList("java", "c", "js");
ListIterator<String> listIterator = list.listIterator(list.size());
while (listIterator.hasPrevious()) {
  System.out.println("前一个元素索引为:" + listIterator.previousIndex());
  System.out.println("前一个元素为:" + listIterator.previous());
}

光标(cursor)

迭代器没有当前元素的概念,但有光标(cursor)的概念,如果不指定光标的位置,光标默认在第一个元素之前,此时如果调用next方法,光标会跳到第一个元素和第二个元素中间,并且返回第一个元素

ListIterator<String> listIterator = list.listIterator(list.size());

以上代码,指定了光标的位置,在最后一个元素的后面,此次要调用next方法会抛异常,因为没有下一个元素,如果调用nextIndex则会返回容器长度,调用previous则返回最后一个元素,同时光标向上移动一位

总结

迭代器在使用的过程中其实还有诸多限制,如果使用不当,很可能出现死循环,抛异常等问题,例如:如果在用ListIterator逆序遍历的时候新增,会造成死循环。

因此在学习迭代器的时候,不仅要掌握其使用方法,还要明白其实现原理。看源码是不错的学习办法,有兴趣的可以看看Collection的众多实现类对迭代的实现。