容器（三）：ListIterator和Iterator辨析与源码分析

容器（三）：ListIterator和Iterator辨析与源码分析

标签： Java编程思想

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凡是实现了Collection接口的集合类，都有一个Iterator方法，用于返回一个实现了Iterator接口的对象。但是java集合中还有一个迭代器ListIterator,在使用List、ArrayList、LinkedList和Vector的时候可以使用。这两种迭代器有什么区别呢？下面我们详细分析。

游标

迭代器 没有当前所在元素一说，它只有一个游标(cursor)的概念，这个游标总是在元素之间，比如这样：

也就是说长度为 N 的集合会有 N+1 个游标的位置。

Iterator源码分析

关于Iterator在《容器（一）：容器双雄之Collection》中介绍过，话不多说，直接上源码：

package java.util;

import java.util.function.Consumer;

public interface Iterator<E> {

    boolean hasNext();

    E next();

    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }

    default void forEachRemaining(Consumersuper E> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        while (hasNext())
            action.accept(next());
    }
}

default关键字

首先，我们看到Iterator接口代码比较简短。但是我们仔细一看，发现里面居然有方法有方法体？

我们知道，在jdk1.8之前，接口只提供了形式,而未提供任何具体实现，并且实现该接口的实现类必须要实现该接口的所有方法。但是在Java 8 中引入了引入了一个新的概念，叫做default方法

default方法是在java8中引入default关键字，也可称为虚拟扩展方法。是指: 在接口内部包含了一些默认的方法实现 （也就是接口中可以包含方法体，这打破了Java之前版本对接口的语法限制），从而使得接口在进行扩展的时候，不会破坏与接口相关的实现类代码。

方法分析

Iterator，主要方法有四种：

• hasNext()：迭代器中是否还有下一个元素，若有则返回true。
• next()：返回迭代器中的下一个元素，并移动游标。
• remove()：删除迭代器新返回的元素。
• forEachRemaining(Consumer + action)：使用Lambda表达式进行遍历（现在我也不知道啥是Lambda，Java 8 的新特性，以后再说吧），为每个剩余元素执行给定的操作,直到所有的元素都已经被处理或行动将抛出一个异常

使用迭代器next()方法获得的元素是一个集合中对应元素的深拷贝，如果对迭代变量进行修改是不会修改集合中的原数据的。

同样，也不能直接在迭代过程中使用Collection接口中的remove()等方法对集合进行修改，因为迭代器已经锁定住集合了，强行修改会抛出异常！只能用Iterator接口的专用修改集合元素的方法修改才是正确的，就像上面的Iterator.remove()方法：

public class Test {  
    public static void main(String[] args) {  
        Collection collection = new ArrayList(); // ArrayList是Collection的一个实现类，默认元素类型为Object  

        Iterator it = collection.iterator();  
        while (it.hasNext()) {  
            Type t = it.next(); // 迭代值（数据视图）  
            对t进行操作;  
            collection.remove(); 
            // 错误！！在迭代过程中使用非迭代器方法对集合进行修改会直接抛出异常！！  
        }  
    }  
}  

可以看到，Iterator迭代的“集合”是真正集合的视图，视图和真实数据之间是一一映射的关系，如果此时使用Collection接口中的方法相当于对真实数据进行修改，会导致真实数据和映像之间不一致，因此会抛出异常。

Iterator中的修改方法可以保证这种映射的一致性，即迭代器先对视图进行修改，然后将视图的修改更新到真实数据，但是反向就是无效的，因为映像自己是知道关联的是哪个真实数据，但是真实数据本身不知道有哪些映像和我关联的，即真实数据永远是被动的，而映像是主动的！

ListIterator介绍

列表迭代器，允许按任一方向遍历列表、迭代期间修改列表，并获得迭代器在列表中的当前位置。

ListIterator 没有当前元素；它的游标位置始终位两个元素之间。长度为 n 的列表的迭代器有 n+1 个可能的指针位置，如下面的插入符举例说明：

注意，remove() 和 set(Object) 方法不是根据游标位置定义的；它们是根据对调用 next() 或 previous() 所返回的最后一个元素的操作定义的。

ListIterator源码分析

ListIterator 继承自 Iterator 接口，在 Iterator 的基础上增加了一些内容，话不多说上源码：

package java.util;

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

    boolean hasNext();

    E next();

    boolean hasPrevious();

    E previous();

    int nextIndex();

    int previousIndex();

    void remove();

    void set(E e);

    void add(E e);
}

方法分析

介绍一下新来的几个方法：

• oid hasPrevious()：判断游标是否有前一个元素;

• Object previous()：返回游标前面的元素，同时游标前移一位。游标前没有元素就报 java.util.NoSuchElementException 的错，所以使用前最好判断一下;

• int nextIndex()：返回游标后边元素的索引位置，初始为 0 ；遍历 N 个元素结束时为 N;

• int previousIndex()： 返回游标前面元素的位置，初始时为 -1，同时报 java.util.NoSuchElementException 错;

• void add(E)：在游标 前面 插入一个元素
  注意，是前面;

• void set(E)：更新迭代器最后一次操作的元素为 E，也就是更新最后一次调用 next() 或者 previous() 返回的元素。
  注意，当没有迭代，也就是没有调用 next() 或者 previous() 直接调用 set 时会报 java.lang.IllegalStateException 错;

• void remove()： 删除迭代器最后一次操作的元素，注意事项和 set 一样。

ListIterator 的实现

在java.util包和 java.util.concurrent包下使用。其具体具体的实现也是在其子接口下完成。

返回 ListIterator 的 java.util 中的方法:

• ListIterator AbstractList.listIterator()：返回此列表元素的列表迭代器（按适当顺序）。
• ListIterator List.listIterator()：返回此列表元素的列表迭代器（按适当顺序）。
• ListIterator LinkedList.listIterator(int index)：返回此列表中的元素的列表迭代器（按适当顺序），从列表中指定位置开始。
• abstract ListIterator AbstractSequentialList.listIterator(int index)：返回在此列表中的元素上进行迭代的列表迭代器（按适当顺序）。
• ListIterator AbstractList.listIterator(int index)：返回列表中元素的列表迭代器（按适当顺序），从列表的指定位置开始。
• ListIterator List.listIterator(int index)：返回列表中元素的列表迭代器（按适当顺序），从列表的指定位置开始。

返回 ListIterator 的 java.util.concurrent 中的方法：

• ListIterator CopyOnWriteArrayList.listIterator()：返回此列表元素的列表迭代器（按适当顺序）。
• ListIterator CopyOnWriteArrayList.listIterator(int index)：返回列表中元素的列表迭代器（按适当顺序），从列表的指定位置开始。

ListIterator 的代码测试

package char16;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;

/**
 * Created by japson on 8/2/2017.
 */
public class ListIteratorTest {
    public static void main(String[] args) {
        List lists = new ArrayList();
        lists.add("1A");
        lists.add("2B");
        lists.add("3C");
        lists.add("4D");
        lists.add("5F");
        lists.add("6F");
        lists.add("7G");

        ListIterator iterator = lists.listIterator();
        System.out.println("向后遍历");
        //向后遍历
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.print(iterator.next()+" ");
        }

        System.out.println();
        System.out.println("此时游标iterator指向最后一个元素的后面，因此最后一个元素为游标的前置位:" + iterator.previous());
        System.out.println();

        //此时游标指向7G和6G之间，可以向前遍历
        System.out.println("iterator.previous()使得游标前进一位指向7G和6F之间，向前遍历");
        while(iterator.hasPrevious()){
            System.out.print(iterator.previous()+" ");
        }
        System.out.println();

        System.out.println();
        System.out.println("从指定位置（下标2）向前遍历");
        //从指定位置向前遍历
        iterator = lists.listIterator(2);
        while(iterator.hasPrevious()){
            System.out.print(iterator.previous()+" ");
        }

        System.out.println();
        System.out.println();
        iterator = lists.listIterator();
        //替换元素,如何一边替换一边输出？
        while(iterator.hasNext()){
            String str = iterator.next();
            iterator.set("H:"+str); //void方法,不能赋值，也没法输出
            System.out.print("替换" + " ");
        }
        System.out.println();

        System.out.println();
        System.out.println("通过替换，游标已经移到队尾了，倒序输出");
        while(iterator.hasPrevious()){
            System.out.print(iterator.previous()+" ");
        }
    }
}

输出：

向后遍历
1A 2B 3C 4D 5F 6F 7G 
此时游标iterator指向最后一个元素的后面，因此最后一个元素为游标的前置位:7G

iterator.previous()使得游标前进一位指向7G和6F之间，向前遍历
6F 5F 4D 3C 2B 1A 

从指定位置（下标2）向前遍历
2B 1A 

替换 替换 替换 替换 替换 替换 替换 

通过替换，游标已经移到队尾了，倒序输出
H:7G H:6F H:5F H:4D H:3C H:2B H:1A 

ListIterator和Iterator的相同点

都是迭代器，当需要对集合中元素进行遍历不需要干涉其遍历过程时，这两种迭代器都可以使用。

ListIterator和Iterator的不同点

1. 使用范围不同，Iterator可以应用于所有的Collection的子类型。而ListIterator只能用于List及其子类型。

2. ListIterator有add方法，可以向List中添加对象，而Iterator不能。

3. ListIterator和Iterator都有hasNext()和next()方法，可以实现顺序向后遍历，但是ListIterator有hasPrevious()和previous()方法，可以实现逆向（顺序向前）遍历。Iterator不可以。

4. ListIterator可以定位当前索引的位置，nextIndex()和previousIndex()可以实现。Iterator没有此功能。

5. 都可实现删除操作，但是ListIterator可以实现对象的修改，set()方法可以实现。Iterator仅能遍历，不能修改。

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