Java之ArrayList源码分析（第五篇：遍历元素）

ArrayList的遍历方式 

1、普通for循环

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }

2、增强for循环（foreach用法）

for (String str : list) {
    System.out.println(string);
}

3、迭代器(其中之一）

Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

说明：增强for循环与迭代器方式都调用了ArrayList的iterator方法，另外ArrayList不止iterator方法可以返回迭代器对象，还有两个listIterator方法（包含重载方法），以及一个spliterator方法都返回的迭代器对象

注意：本篇仅分析iterator（）方法的相关实现（listIterator（）方法、spliterator（）方法将在其他文章中进行分析）

iterator（）方法分析

public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}

用于返回一个迭代器对象的方法，迭代器对象可以用来遍历ArrayList的元素，该方法无需传入参数

ArrayList实现了List接口、List接口继承了Collection接口、Collection接口又继承了Iterable接口，在Iterable接口中定义了可作为迭代器的要求，这个iterator（）方法会返回一个Iterator对象（迭代器对象表示迭代器），表示实现Iterable接口的类可作为迭代器

这是ArrayList中重写后的iterator（）方法，在iterator（）方法中，直接返回了一个创建的Itr对象，接下来我们就继续学习Itr类的实现

ArrayList中的Itr类分析

private class Itr implements Iterator<E> {
…………省略很多源码…………
}

Itr类定义在ArrayList的内部，它是作为普通内部类而存在的，Itr类实现了Iterator接口。Iterator接口规范了作为一个迭代器应该具备哪些能力，我们马上先学习Iterator接口

Iterator接口分析

public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
E next();
default void remove() {
throw new UnsupportedOperationException("remove");
}
default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
while (hasNext())
action.accept(next());
}
}

Iterator接口规范了作为迭代器对象应该具备的功能，它是一个范型接口

1、hasNext（）方法

判断是否有更多元素的方法，如果存在更多元素则会返回true，否则就会返回false

2、next（）方法

遍历过程中返回一个元素的方法，next方法在第一次被调用时，会返回第一个元素，注意该方法在ArrayList没有元素时被调用，规范要求会抛出一个NoSuchElementException对象

3、JDK1.8新增的default方法：remove方法

该方法是用于移除元素，默认实现则是抛出UnsupportedOperationException对象

4、JDK1.8新增的另一个default方法

forEachRemaining方法，该方法用于干什么的？？？没明白！！当为其传入的Consumer为null时，会抛出NullPointerException

Itr构造方法分析

Itr() {}

用于创建对象，一个无参数的构造方法

Itr对象持有的实例变量

int cursor;
// index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
int expectedModCount = modCount;

1、cursor代表返回元素的下标，默认值是0

2、lastRet代表最后一次返回元素的下标，-1说明没有元素被返回

3、expectedModCount代表预期改变数量，它的默认值是ArrayList对象持有的modCount的值

hasNext（）方法分析

public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}

位于Itr类中的hasNext（）方法，用于判断是否还有下一个元素

size是ArrayList对象持有的元素总数，在hasNext（）方法的内部将Itr对象持有的cursor与size进行比较，不相等代表还有未遍历的元素，此时该方法会返回true，如果cursor与size相等，说明没有更多元素可用于遍历，此时整个hasNext（）方法会返回false

next（）方法的具体实现

public E next() {
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];
}

位于Itr类中的next（）方法，用于返回下一个元素，第一次调用该方法时，将返回ArrayList中的第一个元素

1、fail-fast机制，检查是否在多线程下使用ArrayList

开始先执行了checkForComodification（）方法，执行fail-fast机制的检查，确保ArrayList未在多线程下使用，未通过检查，会在checkForComodification（）方法中抛出ConcurrentModificationException对象，

2、定义局部变量保存cusor值

Itr对象持有的cursor赋值给局部变量i保存

3、检查局部变量i的值是否超出范围

对局部变量i进行检查，若i的值大于等于元素总数size，此处会抛出NoSuchElementException对象（这也是建议先使用hasNext（）方法判断是否有未遍历完元素的原因，没有元素时会抛该异常）

4、定义局部变量，用于保存外部类ArrayList对象持有的底层数组对象

接着获取当前ArrayList对象持有的实例变量elementData（底层数组对象），然后赋值给局部变量elementData保存

5、检查cusor值是否大于等于ArrayList的底层数组对象容量，防止ArrayList在多线程下的错误使用

再一次做容错保护，局部变量i的值大于等于底层数组对象的长度length时会抛出ConcurrentModificatoinException对象，

6、更新遍历元素后的游标

为Itr对象持有的cursor执行加1操作（在当前cursor值基础上）

7、存储最后一次遍历元素的下标值

先将即将要返回元素的下标值保存到Itr对象持有的实例变量lastRet中

8、从lastRet下标处，取出元素，并强制类型转换为指定的参数类型E上

接着从局部变量elementData数组对象的指定下标处lastRet处取出元素对象，并且又做了一个强制的向下转型为参数类型E的对象（因为elementData指向的是一个Object数组对象，每个元素的类型是Object），最后就是return元素对象

checkForComodification（）方法分析

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

位于Itr类中的checkForComodification（）方法，用于检查modCount值与expectedModCount是否相等，可以防止ArrayList在多线程使用，每当modCount与expectedModCount不相等时，就会抛出ConcurretnModificationException对象

remove（）方法分析

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();
}
}

位于Itr类中的remove（）方法，重写了Iterator接口中定义的default的remove（）方法，用于移除遍历过的最后一个元素

1、检查lastRet值

若lastRet小于0时，说明ArrayList并没有遍历过任何元素，lastRet的默认值是-1，或者ArrayList压根就没有持有元素，此处针对lastRet小于0的情况，会抛出一个IllegalStateException对象

2、检查fail-fast机制，防止多线程下使用ArrayList

调用Itr中的checkForComodification（）方法的执行（搜索本文即可）

3、通过两个检查后，获取当前ArrayList对象，并调用ArrayList自身的remove（）方法（在删除元素文章中的remove（）方法），并为其传入Itr对象持有的lastRet值

4、更新Itr对象持有的cursor值

成功删除元素后，更新Itr对象持有的cursor值为lastRet值（因为后继元素已经前移，所以cursor需要回退为lastRet值）

5、重置lastRet值

将lastRet值重置为-1，这里充分说明Itr对象的remove（）方法绝对无法连续调用两次，因为lastRet为-1时，将会抛出IllegalStateException对象。

6、更新用于fail-fast机制用的expectedModeCount值

接着更新Itr对象持有的expectedModeCount值，为ArrayList对象持有的modCount值，remove（）操作已经改变了modCount值，这也是为何Itr的remove（）方法不能在多线程下安全删除元素的原因。

7、捕获可能抛出的IndexOutOfBoundsException对象

在这里为什么要捕获一个IndexOutOfBoundsException对象呢？因为ArrayList的remove（）方法，有一个rangeCheck（）方法，这个rangeCheck（）方法会在下标不符合要求时抛出IndexOutOfBoundsException对象，此处捕获该异常对象后，会再抛出一个ConcurrentModificationExcepton对象，因为下标值出现错误的原因是，在多线程下对ArrayList进行了并发修改

forEachRemaining（）方法分析

@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();
}

位于Itr类中重写的forEachRemaining（）方法，Itr实现的Iterator接口中定义了default的forEachRemaining方法！传入的参数为一个Consumer对象

1、检查传入的参数consumer

使用Objects的静态方法requireNonNull检查传入的consumer对象是否为null，对传入的对象是否要求的，必须不能为null，否则抛出异常

2、定义局部变量存储Array对象当前持有元素的总数

获取当前ArrayList对象持有的size，size表示元素总数，暂时由final修饰的一个同名的局部变量size保存

3、定义局部变量保存当前Itr遍历元素后的游标值

局部变量i负责保存当前Itr对象持有的cursor值

4、检查游标值cursor

做一个游标值的容错保护，局部变量i表示的游标值如果大于等于size值，直接调用return，此时整个方法运行结束

5、定义局部变量保存ArrayList对象持有的底层数组elementData

接着获取当前ArrayList对象持有的底层数组对象elementData，并交给final修饰的同名的局部变量elementData变量保存（为啥作者喜欢用同名啊，多容易让人懵逼）

6、检查游标值是否超出范围

接着对局部变量i的值进行检查，如果i值大于等于elementData数组的长度时，表示游标值超出范围，通过抛出ConcurrentModificationException对象用于提示用户不要在多线程下使用ArrayList

7、将ArrayList持有的元素对象一个一个的传递到传入的Consumer对象中

开始while循环，在while的代码块中，则回调了Consumer对象的accept（）方法，每次都会传入一个ArrayList持有的元素对象（做了强转），while循环的终止条件有两个：

a、一个是局部变量i与size相等

b、另一个是modCount不等于expectedModCount时

只要有一个条件不达标，终止while循环！

8、打扫战场

while循环结束后，则是一个什么操作？（作者注释：在迭代结束时更新一次，以减少堆写流量）……更新Itr对象持有的cursor值为局部变量i的值，更新Itr对象持有的lastRet的值为i-1

9、再一次执行fail-fast机制，防止多线程下使用ArrayList

最后又执行了一次checkForComodification（）方法

Consumer是一个接口！这个forEachRemaining（）方法到底是干甚的？为剩余的元素执行一个特殊的业务逻辑，去实现Consumer接口确实可以办的到，拭目以待！

Objects的requreNonNull（）方法

public static <T> T requireNonNull(T obj) {
if (obj == null)
throw new NullPointerException();
return obj;
}

用于检查某个对象是否为null，为null，直接抛出NullPointerException对象，不为null则直接返回传入的对象

最后

以上就是忧伤鸵鸟为你收集整理的Java之ArrayList源码分析（第五篇：遍历元素）的全部内容，希望文章能够帮你解决Java之ArrayList源码分析（第五篇：遍历元素）所遇到的程序开发问题。

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