Java——迭代器iterator详解

一、Iterator的API

      关于Iterator主要有三个方法：hasNext()、next()、remove()

      hasNext:没有指针下移操作，只是判断是否存在下一个元素

      next：指针下移，返回该指针所指向的元素

      remove：删除当前指针所指向的元素，一般和next方法一起用，这时候的作用就是删除next方法返回的元素

 

二、Iterator原理

迭代器是将集合的数据放到一个容器中并排成一排，iterator有一个游标，最初的时候，游标在第一个元素前面，调用Iterator.next()是将游标往后移一位，Iterator.hasNext()是判断游标后面还没有可以迭代的元素。

 

三、为什么用迭代器?

因为最初的时候你用for循环遍历List,之后人家又要你遍历Set，但是for循环无法遍历Set,因为Set是无序的(无法get值)，所以后面就统一用迭代器遍历集合了。

 

四、迭代器为什么不定义成一个类，而是一个接口？

假如迭代器是一个类，我们就可以创建该类的对象，然后调用该类的方法来遍历集合。

但是，Java定义了很多的集合类，他们的数据结构不相同，所以他们存储的方式和遍历的方法也应该是不相同的。所以最终就没有定义迭代器类。

而无论你是哪种集合，你都应该具备获取元素的操作。并且，最好辅助于判断功能，这样先判断再获取，就不会出错。也就是说，判断和获取功能应该是集合所具备的，而因为不同集合的数据结构不一样，所以他们的判断方式也不一样。我们把这两种功能抽象出来为，不提供具体实现，就是接口。

 

五、如何实现迭代器？

在真正的具体类中，以内部类的方式体现出来。

每个集合类内部都含有一个内部类，用来实现Iterator接口。集合类的iterator方法就是在获取内部类对象（迭代器对象），然后通过该对象调用hashNext和next方法实现遍历。-

class ArrayList{
    public Iterator iterator(){return new Itr();}
    class Itr implements Iterator{
        public hasNext(){……}//重写这两个方法，实现元素遍历
        public next(){……}
    }
}

通过内部类，我们才可以使用诸如list.iterator().hasNext()这样的方法。

 

六、迭代器迭代顺序

HashMap按键的顺序，HashSet按hashCode的顺序。

 

七、为什么被迭代的对象不允许被改变？

用迭代器本身删除是可以的，但是在迭代器中对集合本身进行删除就不行了， 对于这种莫名其妙的问题，我们从源码入手

modCount是当前集合的版本号，每次修改(增、删)集合都会加1；expectedModCount是当前迭代器的版本号，在迭代器实例化时初始化为modCount。我们看到在checkForComodification()方法中就是在验证modCount的值和expectedModCount的值是否相等，所以当你在调用了ArrayList.add()或者ArrayList.remove()时，只更新了modCount的状态，而迭代器中的expectedModCount未同步，因此才会抛出异常。

但是为什么使用Iterator.remove()就没有问题呢？

在Iterator的remove()中同步了expectedModCount的值，所以当你下次再调用next()的时候，检查不会抛出异常。

 

那么为什么要这样呢？ 

迭代器是工作在一个独立的线程中，并且拥有一个mutex锁，就是说iterator在工作的时候，是不允许被迭代的对象被改变的。

iterator被创建的时候建立一个内存索引表（单链表），这个索引表指向原来的对象，当原来的对象数量改变的时候，这个索引表的内容没有同步改变，所以当索引指针往下移的时候，便找不到要迭代的对象，于是错误。

List、Set等是动态的，可变对象的数量的数据结构，但是iterator则是单向不可变的，只能顺序读取，不能逆序操作的数据结构，当iterator指向的原始数据发生变化时，iterator自己就迷失了方向。

 

这个机制的意义在哪里？

使用该机制的主要目的是为了实现ArrayList中的快速失败机制（fail-fast），在Java集合中较大一部分集合是存在快速失败机制的。

快速失败机制产生的条件:当多个线程对Collection进行操作时，若其中某一个线程通过Iterator遍历集合时，该集合的内容被其他线程所改变，则会抛出ConcurrentModificationException异常。

 

那么多线程访问容器的过程中抛出ConcurrentModificationException异常的话又该咋办呢？

• 在JDK1.5版本中引入了线程安全的容器，比如ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList等，可以使用这些线程安全的容器来代替非线程安全的容器。
• 在使用迭代器遍历容器的时候对容器的操作放到synchronized代码块中，但是当引用程序并发成都比较高的时候，这会严重影响程序的性能。

 

八、Foreach

实现了Iterable接口的类就可以通过Foreach遍历，那是因为foreach要依赖于Iterable接口返回的Iterator对象，所以从本质上来讲，Foreach其实就是在使用迭代器，在使用foreach遍历时对集合的结构进行修改，和在使用Iterator遍历时对集合结构进行修改本质上是一样的。所以同样的也会抛出异常，执行快速失败机制。

 

九、for循环与迭代器的比较

每个方法都有不同的语境，因此它们没有绝对的好也没有绝对的坏，因此在效率上各有各的优势:

• ArrayList对随机访问比较快，而for循环中使用的get()方法，采用的即是随机访问的方法，因此在ArrayList里for循环快。
• LinkedList则是顺序访问比较快，Iterator中的next()方法采用的是顺序访问方法，因此在LinkedList里使用Iterator较快。
   

引申：Iterator与ListIterator有什么区别？

Iterator只能正向遍历集合，适用于获取移除元素。ListIerator继承自Iterator，专门针对List，可以从两个方向遍历List，同时支持元素的修改。

 

参考博客：

https://blog.csdn.net/liyancheng984807972/article/details/9744949

https://blog.csdn.net/hellowordapi/article/details/54233590

https://blog.csdn.net/xiakexiaohu/article/details/73017210

https://blog.csdn.net/shuaishuai3409/article/details/52210255

https://blog.csdn.net/Searchin_R/article/details/85176311