Java迭代器(iterator详解以及和for循环的区别)1.Iterator(迭代器)2.foreach循环3.foreach和Iterator对比

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我是靠谱客的博主活力泥猴桃，这篇文章主要介绍Java迭代器(iterator详解以及和for循环的区别)1.Iterator(迭代器)2.foreach循环3.foreach和Iterator对比，现在分享给大家，希望可以做个参考。

1.Iterator(迭代器)

迭代器是一种模式、详细可见其设计模式，迭代器可以用于遍历一个对象，对于这个对象的底层结构开发人员不必去了解。
Java中的Iterator一般称为“轻量级”对象，创建它的代价是比较小的。这里笔者不会去考究迭代器这种设计模式，仅在JDK代码层面上谈谈迭代器的时候以及使用迭代器的好处。

1.1 Iterator详解

Iterator是作为一个接口存在的，它定义了迭代器所具有的功能。这里我们就以Iterator接口来看，不考虑起子类ListIterator。其源码如下：

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package java.util;  
public interface Iterator<E> {  
    boolean hasNext();  
    E next();  
    void remove();  
}

对于这三个方法所实现的功能，字面意义就是了。不过貌似对迭代器的工作“过程”还是迷雾，接下来我们以一个实际例子来看。

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List<String> list = new ArrayList<String>();  
    list.add("TEST1");  
    list.add("TEST2");  
    list.add("TEST3");  
    list.add("TEST4");  
    list.add("TEST6");  
    list.add("TEST5");  
    Iterator<String> it = list.iterator();   
    while(it.hasNext())  
    {  
        System.out.println(it.next());  
    }

这段代码的输出结果不用多说，这里的it更像是“游标”，不过这游标具体做了啥，我们还得通过list.iterator()好好看看。通过源码了解到该方法产生了一个实现Iterator接口的对象。

注:指针的初识位置并不是指向内存中的0位，而是指向-1位
在这里插入图片描述

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private class Itr implements Iterator<E> {
       int cursor = 0;  
       int lastRet = -1;  
       int expectedModCount = modCount;  
       public boolean hasNext() {  
           return cursor != size();  
       }  
  
       public E next() {  
           checkForComodification();  
           try {  
               int i = cursor;  
               E next = get(i);  
               lastRet = i;  
               cursor = i + 1;  
               return next;  
           } catch (IndexOutOfBoundsException e) {  
               checkForComodification();  
               throw new NoSuchElementException();  
           }  
       }  
  
       public void remove() {  
           if (lastRet < 0)  
               throw new IllegalStateException();  
           checkForComodification();  
  
           try {  
               AbstractList.this.remove(lastRet);  
               if (lastRet < cursor)  
                   cursor--;  
               lastRet = -1;  
               expectedModCount = modCount;  
           } catch (IndexOutOfBoundsException e) {  
               throw new ConcurrentModificationException();  
           }  
       }  
  
       final void checkForComodification() {  
           if (modCount != expectedModCount)  
               throw new ConcurrentModificationException();  
       }  
   }

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private class Itr implements Iterator<E> {
       int cursor = 0;  
       int lastRet = -1;  
       int expectedModCount = modCount;  
       public boolean hasNext() {  
           return cursor != size();  
       }  
  
       public E next() {  
           checkForComodification();  
           try {  
               int i = cursor;  
               E next = get(i);  
               lastRet = i;  
               cursor = i + 1;  
               return next;  
           } catch (IndexOutOfBoundsException e) {  
               checkForComodification();  
               throw new NoSuchElementException();  
           }  
       }  
  
       public void remove() {  
           if (lastRet < 0)  
               throw new IllegalStateException();  
           checkForComodification();  
  
           try {  
               AbstractList.this.remove(lastRet);  
               if (lastRet < cursor)  
                   cursor--;  
               lastRet = -1;  
               expectedModCount = modCount;  
           } catch (IndexOutOfBoundsException e) {  
               throw new ConcurrentModificationException();  
           }  
       }  
  
       final void checkForComodification() {  
           if (modCount != expectedModCount)  
               throw new ConcurrentModificationException();  
       }  
   }

对于上述的代码不难看懂，有点疑惑的是int expectedModCount = modCount;这句代码其实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。阅读源码就可以知道ArrayList中存在modCount对象，增删操作都会使modCount++，通过两者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!以一个实际的例子来看，简单的修改下上述代码。

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while(it.hasNext())  
        {  
            System.out.println(it.next());  
            list.add("test");  
        }

这就会抛出一个下面的异常，迭代终止。
在这里插入图片描述
Fail-Fast(快速失败)机制

仔细观察上述的各个方法，我们在源码中就会发现一个特别的属性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.
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。
那么快速失败究竟是个什么意思呢？
在ArrayList类创建迭代器之后，除非通过迭代器自身remove或add对列表结构进行修改，否则在其他线程中以任何形式对列表进行修改，迭代器马上会抛出异常，快速失败。
详情可见:Java集合中的fail-fast快速失败机制

注意:
迭代出来的元素都是原来集合元素的拷贝。
Java集合中保存的元素实质是对象的引用(集合只能存储引用类型,你存储的是简单的int,它会自动装箱成Integer)，而非对象本身。
迭代出的对象也是引用的拷贝，结果还是引用。那么如果集合中保存的元素是可变类型的，那么可以通过迭代出的元素修改原集合中的对象。

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public void demo02(){
        List<Person> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Person("p1"));
        list.add(new Person("p2"));
        list.add(new Person("p3"));
        Iterator<Person> iterator = list.iterator();

        for(Person p : list){
            System.out.println(p);
        }

        for(Person p : list){
            p.setName("p");
        }

        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next().getName());
        }

    }

运行结果:

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Person{name='p1'}
Person{name='p2'}
Person{name='p3'}
p
p
p

1.2 迭代器的好处

通过上述我们明白了迭代是到底是个什么，迭代器的使用也十分的简单。现在简要的总结下使用迭代器的好处吧。

迭代器可以提供统一的迭代方式。
迭代器也可以在对客户端透明的情况下，提供各种不同的迭代方式。
迭代器提供一种快速失败机制，防止多线程下迭代的不安全操作。

不过对于第三点尚需注意的是：就像上述事例代码一样，我们不能保证迭代过程中出现“快速失败”的都是因为同步造成的，因此为了保证迭代操作的正确性而去依赖此类异常是错误的！

2.foreach循环

通过阅读源码我们还发现一个Iterable接口。它包含了一个产生Iterator对象的iterator()方法，而且将Iterator对象呗foreach用来在序列中移动。对于任何实现Iterable接口的对象都可以使用foreach循环。

foreach语法的冒号后面可以有两种类型：一种是数组，另一种是是实现了Iterable接口的类

对于数组不做讨论，我们看看实现了Iterable的类

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package com.iterator;  
  
import java.util.Iterator;  
  
public class MyIterable implements Iterable<String> {  
    protected String[] words = ("And that is how "  
           + "we know the Earth to be banana-shaped.").split(" ");  
   
    public Iterator<String> iterator() {  
       return new Iterator<String>() {  
           private int index = 0;  
   
           public boolean hasNext() {  
              return index < words.length;  
           }  
   
           public String next() {  
              return words[index++];  
           }  
   
           public void remove() {}  
       };  
    }  
     
    public static void main(String[] args){  
       for(String s:new MyIterable())  
           System.out.print(s+",");  
    }

输出结果如下:

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And,that,is,how,we,know,the,Earth,to,be,banana-shaped

3.foreach和Iterator对比

3.1 foreach和Iterator的关系：

for each以用来处理集合中的每个元素而不用考虑集合定下标。就是为了让用Iterator简单。但是删除的时候，区别就是在remove，循环中调用集合remove会导致原集合变化导致错误，而应该用迭代器的remove方法。

3.2 使用for循环还是迭代器Iterator

采用ArrayList对随机访问比较快，而for循环中的get()方法，采用的即是随机访问的方法，因此在ArrayList里，for循环较快

采用LinkedList则是顺序访问比较快，iterator中的next()方法，采用的即是顺序访问的方法，因此在LinkedList里，使用iterator较快

从数据结构角度分析,for循环适合访问顺序结构,可以根据下标快速获取指定元素.而Iterator 适合访问链式结构,因为迭代器是通过next()和Pre()来定位的.可以访问没有顺序的集合.

而使用 Iterator 的好处在于可以使用相同方式去遍历集合中元素，而不用考虑集合类的内部实现（只要它实现了 java.lang.Iterable 接口），如果使用 Iterator 来遍历集合中元素，一旦不再使用 List 转而使用 Set 来组织数据，那遍历元素的代码不用做任何修改，如果使用 for 来遍历，那所有遍历此集合的算法都得做相应调整,因为List有序,Set无序,结构不同,他们的访问算法也不一样.（还是说明了一点遍历和集合本身分离了）