Java容器类源码分析之Iterator与ListIterator迭代器(基于JDK8)

一、基本概念


  迭代器是一个对象,也是一种设计模式,Java有两个用来实实现迭代器的接口,分别是Iterator接口和继承自Iterator的ListIterator接口。实现迭代器接口的类的对象有遍历集合对象,选择集合中的元素和删除集合中元素的方法。而在使用它时不必知道该集合对象底层的结构。Java类库中实现Iterator接口的迭代器只能正向遍历集合中的元素,而实现ListIterator接口的迭代器不仅能够正向遍历,还能够反向遍历集合中的元素。


二、源码分析


2.1、Iterator接口与ListIterator接口的继承与实现


Java容器类源码分析之Iterator与ListIterator迭代器(基于JDK8)_第1张图片


图2.1 Java迭代器类的继承与接口实现(部分)


  ListIterator接口继承了Iterator接口。在AbstractList、ArrayList和Vector这三个类中的内部类ListItr实现了ListIterator接口,这三个类的内部类ListItr又分别继承了在这三个类中实现了Iterator接口的内部类Itr。实现ListIterator的类还有LinkedList的内部类ListItr。实现Iterator的类还有LinkedList的内部类DescendingIterator,HashMap的内部类EntryIterator,KeyIterator,ValueIterator,以及TreeMap的内部类PrivateEntryIterator等。

2.2、迭代器接口方法

    

     1)迭代器的向前移动与向后移动图解


Java容器类源码分析之Iterator与ListIterator迭代器(基于JDK8)_第2张图片


    2)Iterator接口方法


package java.util;

import java.util.function.Consumer;

public interface Iterator {

    boolean hasNext();

/*  在Java中,这个方法的具体实现一般用来在遍历容器时,调用该方法使迭代器向前移动一位,来检测集合中是否还有下一个元素,还有下一个元素返回true,否则返回false*/

    E next();

/*  实现这个方法,在遍历容器时,调用该方法将迭代器向前移动一位,并将迭代器越过的一个元素作为方法的返回值。该方法用来返回集合中下一个元素。

在调用next()方法前,先调用hasNext()方法判断集合中是否还有下一个元素 */

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

/*  实现这个方法,用来删除在迭代器调用next()方法迭代器越过的一个元素*/

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

/*  实现这个方法来顺序遍历容器中的每个元素,用来实现集合类的ForEach遍历操作*/

}



  3)ListIterator接口方法



package java.util;

public interface ListIterator extends Iterator {


    boolean hasNext();//同Iterator接口,用来检测迭代器前面是否还有元素


    E next();

//  同Iterator接口,使迭代器向前移动一位,获得迭代器越过的下一个元素

    boolean hasPrevious();

//  实现这个方法来检测当前迭代器位置后面是否有元素,用于反向遍历

    E previous();

/*  实现这个方法,将迭代器向后移动一位,并将迭代器越过的后面的一个元素作为方法返回值,在调用该方法前需要调用hasPrevious方法来判断迭代器前是否有元素 */


    int nextIndex();//实现该方法获取迭代器前面一个元素的索引

    int previousIndex();//实现该方法获取迭代器后面一个元素的索引

    void remove();

/*  实现该方法,用来删除迭代器调用next()方法或调用previous()方法时迭代器越过的一个元素 */

    void set(E e);//实现该方法在迭代器遍历时修改元素

    void add(E e);//实现该方法在迭代器遍历时添加元素

}





2.3、容器类与迭代器的关系


  1)Iterator接口。阅读源码可知,Collectiion接口实现了Iterable接口,Iterable有一个返回一个Iterator对象的iterator()方法,所以继承和实现了Collection接口的所有容器类及其子类和实现类都有一个返回Iterator对象的的iterator()方法。Java中有很多容器类中都设计有实现了Iterator接口的内部类,如ArrayList和LinkedList等类。HashMap和TreeMap类中也包含有实现了Iterator的内部类,来对Map中的KeySet、Value和EntrySet进行迭代。Iterable接口的源代码如下:

public interface Iterable {

    Iterator iterator();//实现这个方法,该方法返回一个Iterator迭代器对象。

    default void forEach(Consumer action) {

        Objects.requireNonNull(action);

        for (T t : this) {

            action.accept(t);

        }

    }//实现这个方法来对容器进行ForEach遍历


    default Spliterator spliterator() {

        return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);

    }

}


    

     2)ListIterator接口。查看源码可以发现,List接口中有两个返回ListIterator对象的方法,如下。List接口下的的ArrayList和LinkedList都有返回ListIterator对象的方法。


ListIterator listIterator();//实现这个方法,该方法返回一个ListIterator迭代器对象,迭代器初始化后,一般迭代器位于在容器第一个元素后面。

ListIterator listIterator(int index);//实现这个方法,返回一个指定了开始遍历容器时迭代器初始位置的ListIterator迭代器对象



ArrayList类设计有实现了ListIterator接口的内部类ListItr(不过ArrayList的listIterator(final int index)方法并未使用这个内部类,而是在方法中又设计了一个ListIterator匿名内部类作为方法返回值,可以发现ArrayList的Iterator()方法也是调用了这个方法来构建迭代器对象)。ArrayList类中部分有关源码如下

  private class ListItr extends Itr implements ListIterator {

        ListItr(int index) {

            super();

            cursor = index;

        }


  public Iterator iterator() {

            return listIterator();

        }

        public ListIterator listIterator(final int index) {

            checkForComodification();

            rangeCheckForAdd(index);

            final int offset = this.offset;

            return new ListIterator() {//返回了一个ListIterator匿名内部类

                int cursor = index;

                int lastRet = -1;

                int expectedModCount = ArrayList.this.modCount;

                public boolean hasNext() {

                    return cursor != SubList.this.size;

                }



 LinkedList类也有一个内部类ListItr实现了ListIterator接口,LinkedList的listIterator()方法返回了这个内部类的实例。LinkedList中部分有关源码如下

    public ListIterator listIterator(int index) {

        checkPositionIndex(index);

        return new ListItr(index);

    }

    private class ListItr implements ListIterator {

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