Java里面的数组数据可以通过索引来获取，那么对象呢？也是通过索引吗？今天我们就来分析一下Java集合中获取集合对象的方法迭代-Iterator。
本篇文章主要分析一下Java集合框架中的迭代器部分，Iterator，该源码分析基于JDK1.8，分析工具，AndroidStudio，文章分析不足之处，还请指正！
一、简介
我们常常使用 JDK 提供的迭代接口进行 Java 集合的迭代。
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Iterator iterator = list.iterator(); while(iterator.hasNext()){ String string = iterator.next(); //do something } |
上面便是迭代器使用的基本模板，迭代其实我们可以简单地理解为遍历，是一个标准化遍历各类容器里面的所有对象的方法类。它总是控制 Iterator，向它发送”向前”，”向后”，”取当前元素”的命令，就可以间接遍历整个集合。在 Java 中 Iterator 为一个接口，它只提供了迭代了基本规则：
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public interface Iterator<E> { //判断容器内是否还有可供访问的元素 boolean hasNext(); //返回迭代器刚越过的元素的引用，返回值是 E E next(); //删除迭代器刚越过的元素 default void remove() { throw new UnsupportedOperationException("remove"); }} |
上面便是迭代器的基本申明，我们通过具体的集合来分析。
二、集合分类
2.1 ArrayList的Iterator
我们通过分析ArrayList的源码可以知道，在 ArrayList 内部首先是定义一个内部类 Itr，该内部类实现 Iterator 接口，如下：
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private class Itr implements Iterator<E> { //....} |
在内部类实现了Iterator接口，而ArrayList的Iterator是返回的它的内部类Itr，所以我们主要看看Itr是如何实现的。
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public Iterator<E> iterator() { return new Itr();} |
接下来我们分析一下它的内部类Itr的实现方式。
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private class Itr implements Iterator<E> { protected int limit = ArrayList.this.size; int cursor; // index of next element to return int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such int expectedModCount = modCount; public boolean hasNext() { return cursor < limit; } @SuppressWarnings("unchecked") public E next() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); int i = cursor; if (i >= limit) throw new NoSuchElementException(); Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) throw new ConcurrentModificationException(); cursor = i + 1; return (E) elementData[lastRet = i]; } public void remove() { if (lastRet < 0) throw new IllegalStateException(); if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); try { ArrayList.this.remove(lastRet); cursor = lastRet; lastRet = -1; expectedModCount = modCount; limit--; } catch (IndexOutOfBoundsException ex) { throw new ConcurrentModificationException(); } } @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; if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); }} |
首先我们来分析一下定义的变量：
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protected int limit = ArrayList.this.size;int cursor; // index of next element to returnint lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no suchint expectedModCount = modCount; |
其中，limit是当前ArrayList的大小，cursor代表的是下一个元素的索引，而lastRet是上一个元素的索引，没有的话就返回-1，expectedModCount没什么多大用处。我们接着分析看迭代的时候怎么判断有没有后继元素的。
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public boolean hasNext() { return cursor < limit;} |
很简单，就是判断下一个元素的索引有没有到达数组的容量大小，达到了就没有了，到头了！
接着，我们在分析一下获取当前索引的元素的方法next
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public E next() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); int i = cursor; if (i >= limit) throw new NoSuchElementException(); Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) throw new ConcurrentModificationException(); cursor = i + 1; return (E) elementData[lastRet = i];} |
在next方法中为什么要判断modCount呢？即用来判断遍历过程中集合是否被修改过。modCount 用于记录 ArrayList 集合的修改次数，初始化为 0，，每当集合被修改一次（结构上面的修改，内部update不算），如 add、remove 等方法，modCount + 1，所以如果 modCount 不变，则表示集合内容没有被修改。该机制主要是用于实现 ArrayList 集合的快速失败机制，在 Java 的集合中，较大一部分集合是存在快速失败机制的。所以要保证在遍历过程中不出错误，我们就应该保证在遍历过程中不会对集合产生结构上的修改（当然 remove 方法除外），出现了异常错误，我们就应该认真检查程序是否出错而不是 catch 后不做处理。上面的代码比较简单，就是返回索引处的数组值。
对于ArrayList的迭代方法，主要是判断索引的值和数组的大小进行比较，看看还没有数据可以遍历了，然后再依次获取数组中的值，而已，主要抓住各个集合的底层实现方式即可进行迭代。
接下来我们在分析一下HashMap的Iterator的方法，其他方法类似，只要抓住底层实现方式即可。
2.2 HashMap的Iterator
在HashMap中，也有一个类实现了Iterator接口，只不过是个抽象类，HashIterator，我们来看看它的实现方式。
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private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> { HashMapEntry<K,V> next; // next entry to return int expectedModCount; // For fast-fail int index; // current slot HashMapEntry<K,V> current; // current entry HashIterator() { expectedModCount = modCount; if (size > 0) { // advance to first entry HashMapEntry[] t = table; while (index < t.length && (next = t[index++]) == null) ; } } public final boolean hasNext() { return next != null; } final Entry<K,V> nextEntry() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); HashMapEntry<K,V> e = next; if (e == null) throw new NoSuchElementException(); if ((next = e.next) == null) { HashMapEntry[] t = table; while (index < t.length && (next = t[index++]) == null) ; } current = e; return e; } public void remove() { if (current == null) throw new IllegalStateException(); if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); Object k = current.key; current = null; HashMap.this.removeEntryForKey(k); expectedModCount = modCount; } } |
同样，它也定义了一个变量
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HashMapEntry<K,V> next; // next entry to returnint expectedModCount; // For fast-failint index; // current slotHashMapEntry<K,V> current; // current entry |
next代表下一个entry的节点，expectedModCount同样是用于判断修改状态，用于集合的快速失败机制。index代表当前索引，current当前所索引所代表的节点entry，我们来看看如何判断是否还有下一个元素的值的。
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public final boolean hasNext() { return next != null;} |
很简单就是判断next是否为null，为null的话就代表没有数据了。
接着分析获取元素的方法
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final Entry<K,V> nextEntry() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); HashMapEntry<K,V> e = next; if (e == null) throw new NoSuchElementException(); // 一个Entry就是一个单向链表 // 若该Entry的下一个节点不为空，就将next指向下一个节点; // 否则，将next指向下一个链表(也是下一个Entry)的不为null的节点。 if ((next = e.next) == null) { HashMapEntry[] t = table; while (index < t.length && (next = t[index++]) == null) ; } current = e; return e;} |
以上便是一些具体集合实例的迭代方法实现原理，同理可以分析其他集合的实现方式。
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持服务器之家。
