在沒有Iterator的情況下我們可以用for循環(huán)，那為什么我們要使用Iterator呢？
為什么需要迭代器Iterator？
迭代器是一種模式，它可以使得對于序列類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的遍歷行為與被遍歷的對象分離，即我們無需關(guān)心該序列的底層結(jié)構(gòu)是什么樣子的。只要拿到這個(gè)對象,使用迭代器就可以遍歷這個(gè)對象的內(nèi)部。這么說到底是什么意思呢。比如我們已經(jīng)了解了ArrayList和LinkedList集合的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，那我們也就了解了它們的api的用途，就知道
arrayList.get(i)可以獲取到元素也可以通過arrayList.remove()來刪除元素。那現(xiàn)在有一個(gè)以前沒有見過的集合UnkownCollection,如果要遍歷它，我們首先想到的就是無查詢該集合的API,那去查api也就相當(dāng)于了解去了解結(jié)構(gòu)了呀，之所以無法在不知道API或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的時(shí)候獲取元素是因?yàn)樵L問集合元素的邏輯與集合本身耦合度太高了，無法將訪問邏輯從集合類和客戶端中分離出來。那么迭代器就是為了將訪問邏輯從集合類與客戶端代碼分離而出現(xiàn)的。
什么是迭代器呢？
迭代器我們可以簡單的理解為遍歷。是一個(gè)遍歷各類容器里面的所有對象的標(biāo)準(zhǔn)。由于迭代器總是用同一種邏輯來遍歷集合，因此只要該集合內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了迭代器就可以在不知道API或者集合內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下通過迭代器遍歷該集合的元素。
用ArrayList為例:我們對比一下用普通的for循環(huán)和迭代器之間的區(qū)別：
普通for循環(huán):
ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<>();
arrayList.add("hello");
arrayList.add("how are you");
arrayList.add("I'm ok");
//這里就需要了解arrayList的api和內(nèi)部結(jié)構(gòu)
for(int i=0;i<arrayList.size();i++){
String string=arrayList.get(i);
}
使用迭代器：
ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<>();
arrayList.add("hello");
arrayList.add("how are you");
arrayList.add("I'm ok");
Iterator<String> iterator=arrayList.iterator();
while (iterator.hasNext()){
String string=iterator.next();
}
因?yàn)樵趈ava中迭代器提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的接口：
public interface Iterator<E> {
//如果有更多的元素則返回true
boolean hasNext();
//返回下一個(gè)元素，如果沒有下一個(gè)元素則會拋出NoSuchElementException
E next();
//如果當(dāng)前迭代器不支持remove操作則拋出UnsupportedOperationException
//如果next方法還沒有被調(diào)用或是在remove 方法調(diào)用之后再調(diào)用next 方法會拋出IllegalStateException異常
default void remove() {
throw new UnsupportedOperationException("remove");
}
}
大多數(shù)情況下我們一般只需要使用next(),hasNext()兩個(gè)方法即可完成元素迭代。
在ArrayList中Iterator的實(shí)現(xiàn)
其中Itr是Arraylist的內(nèi)部類
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; //下個(gè)返回元素的位置
int lastRet = -1; // 上一個(gè)返回元素的位置; 如果是-1則一個(gè)表示沒有這個(gè)元素
//這個(gè)關(guān)于快速失敗機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，稍后會有講解
int expectedModCount = modCount;
//如果下一個(gè)可返回元素位置不等于list的size（內(nèi)部類可訪問外部類的成員）
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
//如果下一個(gè)元素的位置大于size則拋出NoSuchElementException
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
//獲取外部類ArrayList實(shí)例中的數(shù)據(jù)
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
//快速失敗機(jī)制
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
//下一個(gè)可訪問的元素位置+1
cursor = i + 1;
//返回值并給lastRet賦值
return (E) elementData[lastRet = i];
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
//移除上一個(gè)返回 的元素
ArrayList.this.remove(lastRet);
//給下一個(gè)訪問元素位置更新
cursor = lastRet;
//給上一個(gè)訪問元素復(fù)原
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
//快速失敗機(jī)制的實(shí)現(xiàn)
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
這個(gè)源碼比較簡單易懂。
我們可以根據(jù)上面總結(jié)一下：
- 迭代器Iterator內(nèi)部最終操作的也是ArrayList的數(shù)組和方法
- hasNext()通過curor判斷將要被訪問的元素是否存在
- next()返回的正在被訪問的元素，同時(shí)會保存該元素的下標(biāo)指向lastRet，而cursor會指向下一下未被訪問的元素。
- remove()移除后數(shù)組需要移動，同時(shí)cursor指向需要更新為lastRet,因?yàn)閘astRet此時(shí)代表著往前移動的元素。
快速失?。╢ast-fail）機(jī)制
剛剛上面有說
int expectedModCount = modCount;
//快速失敗機(jī)制的實(shí)現(xiàn)
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
在next和remove中都會調(diào)用這個(gè)checkForComodification這個(gè)方法。這樣做是為什么呢？在上面我們看到我們通過 ArrayList的迭代器遍歷元素的時(shí)候此時(shí)為調(diào)用next(),其內(nèi)部還是用的ArrayList.this.elementData。
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
迭代器會先獲取整個(gè)數(shù)組對象，然后進(jìn)行取舍操作，但是在使用iterator的同時(shí)，假設(shè)我們又去操作調(diào)用了ArrayList本身的方法比如ArrayList.remove(index),那么elementData數(shù)組的元素就會發(fā)生變化，而迭代器也要通過hasNext()方法判斷，正好調(diào)用next方法，但是數(shù)據(jù)發(fā)生了變化而造成了數(shù)據(jù)不一致的問題。那下面通過一個(gè)例子說明一下問題：
ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<>();
arrayList.add("hello");
arrayList.add("how are you");
arrayList.add("I'm ok");
Iterator<String> iterator=arrayList.iterator();
boolean shouldDelete=true;
while (iterator.hasNext()){
String string=iterator.next();
if(shouldDelete){
shouldDelete=!shouldDelete;
arrayList.remove(2);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
這就是我們的快速失敗機(jī)制。
我們什么時(shí)候拋出ConcurrentModificationException呢？
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
就是每次在迭代器調(diào)用next()和remove()的時(shí)候都會先調(diào)用checkForComodification()方法，其中modCount是ArrayList中的成員變量。會次ArrayList在調(diào)用add(),remove(),clear(),ensureCapacity()這些會修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法中都會使modCount++。在獲取迭代器的時(shí)候會把modCount賦值給迭代器的expectedModCount變量。此時(shí)modCount與expectedModCount肯定相等，在迭代元素的過程中如果ArrayList調(diào)用自身方法使集合發(fā)生變化，那么modCount肯定會變，此時(shí)modCount與expectedModCount肯定會不相等。在迭代過程中，只要發(fā)現(xiàn)modCount!=expectedModCount，則說明結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化也就沒有必要繼續(xù)迭代元素了。此時(shí)會拋出ConcurrentModificationException，終止迭代操作。這就是java JDK的常用的集合中的快速失敗機(jī)制。
理解快速失敗機(jī)制(fast-fail機(jī)制)
我們大概了解了快速失敗機(jī)制的執(zhí)行原理。重新整理一下快速失敗機(jī)制，"快速失敗"即fail-fast,它是java集合的一種錯(cuò)誤檢測機(jī)制。當(dāng)多錢程對集合進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改變或者集合在迭代元素時(shí)直接調(diào)用自身方法改變集合結(jié)構(gòu)而沒有通知迭代器時(shí)，有可能會觸發(fā)fast-fail機(jī)制并拋出異常。需要注意一點(diǎn)，有可能觸發(fā)fast-fail機(jī)制而不是肯定。觸發(fā)時(shí)機(jī)是在迭代過程中，集合的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化而此時(shí)迭代器并不知道或者還沒來得及反應(yīng)時(shí)便會產(chǎn)生fail-fast機(jī)制。這里再次強(qiáng)調(diào)，迭代器的快速失敗行為無法得到保證，因?yàn)橐话銇碚f，不可能對是否出現(xiàn)不同步并發(fā)修改或者自身修改做出任何硬性保證?？焖偈〉鲿M最大努力拋出 ConcurrentModificationException。
而我們把上面拋出異常的例子用迭代器的remove替換一下：
ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<>();
arrayList.add("hello");
arrayList.add("how are you");
arrayList.add("I'm ok");
//這里就需要了解arrayList的api和內(nèi)部結(jié)構(gòu)
Iterator<String> iterator=arrayList.iterator();
boolean shouldDelete=true;
while (iterator.hasNext()){
String string=iterator.next();
if(shouldDelete){
shouldDelete=!shouldDelete;
//arrayList.remove(2);
iterator.remove();
}
}
這個(gè)時(shí)候程序運(yùn)行就是正常的。并不會拋出異常。
在ArrayList中得到迭代器方法：
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
這是一個(gè)迭代器模式（游標(biāo)模式）的應(yīng)用
看到什么自己不懂的記下來。
