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  • Java迭代器深入理解及使用

    Iterator(迭代器)

                作为一种设计模式,迭代器可以用于遍历一个对象,对于这个对象的底层结构开发人员不必去了解

           java中的Iterator一般称为“轻量级”对象,创建它的代价是比较小的。这里笔者不会去考究迭代器这种

           设计模式,仅在JDK代码层面上谈谈迭代器的时候以及使用迭代器的好处。

    Iterator详解

                Iterator是作为一个接口存在的,它定义了迭代器所具有的功能。这里我们就以Iterator接口来看,不考

           虑起子类ListIterator。其源码如下:      

    package java.util;
    public interface Iterator<E> {
        boolean hasNext();
        E next();
        void remove();
    }
    

                对于这三个方法所实现的功能,字面意义就是了。不过貌似对迭代器的工作“过程”还是迷雾,接下来

             我们以一个实际例子来看。

    List<String> list = new ArrayList<String>();
    		list.add("TEST1");
    		list.add("TEST2");
    		list.add("TEST3");
    		list.add("TEST4");
    		list.add("TEST6");
    		list.add("TEST5");
    		Iterator<String> it = list.iterator(); 
    		while(it.hasNext())
    		{
    			System.out.println(it.next());
    		}

                    这段代码的输出结果不用多说,这里的it更像是“游标”,不过这游标具体做了啥,我们还得通过

               list.iterator()好好看看。通过源码了解到该方法产生了一个实现Iterator接口的对象。

     private class Itr implements Iterator<E> {
           
            int cursor = 0;
            int lastRet = -1;
            int expectedModCount = modCount;
            public boolean hasNext() {
                return cursor != size();
            }
    
            public E next() {
                checkForComodification();
                try {
                    int i = cursor;
                    E next = get(i);
                    lastRet = i;
                    cursor = i + 1;
                    return next;
                } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                    checkForComodification();
                    throw new NoSuchElementException();
                }
            }
    
            public void remove() {
                if (lastRet < 0)
                    throw new IllegalStateException();
                checkForComodification();
    
                try {
                    AbstractList.this.remove(lastRet);
                    if (lastRet < cursor)
                        cursor--;
                    lastRet = -1;
                    expectedModCount = modCount;
                } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                    throw new ConcurrentModificationException();
                }
            }
    
            final void checkForComodification() {
                if (modCount != expectedModCount)
                    throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }

                         对于上述的代码不难看懂,有点疑惑的是int expectedModCount = modCount;这句代码

                 其实这是集合迭代中的一种“快速失败”机制,这种机制提供迭代过程中集合的安全性。阅读源码

                 就可以知道ArrayList中存在modCount对象,增删操作都会使modCount++,通过两者的对比

                 迭代器可以快速的知道迭代过程中是否存在list.add()类似的操作,存在的话快速失败!

                         以一个实际的例子来看,简单的修改下上述代码。        

    while(it.hasNext())
    		{
    			System.out.println(it.next());
    			list.add("test");
    		}

                          这就会抛出一个下面的异常,迭代终止。

             

                           对于快速失败机制以前文章中有总结,现摘录过来:    

    Fail-Fast(快速失败)机制

                         仔细观察上述的各个方法,我们在源码中就会发现一个特别的属性modCount,API解释如下:

                The number of times this list has been structurally modified. Structural modifications are those

                 that change the size of the list, or otherwise perturb it in such a fashion that iterations in progress

                 may yield incorrect results.

                  记录修改此列表的次数:包括改变列表的结构,改变列表的大小,打乱列表的顺序等使正在进行

              迭代产生错误的结果。Tips:仅仅设置元素的值并不是结构的修改

                  我们知道的是ArrayList是线程不安全的,如果在使用迭代器的过程中有其他的线程修改了List就会

                 抛出ConcurrentModificationException这就是Fail-Fast机制。  

                     那么快速失败究竟是个什么意思呢?

              在ArrayList类创建迭代器之后,除非通过迭代器自身remove或add对列表结构进行修改,否则在其他

              线程中以任何形式对列表进行修改,迭代器马上会抛出异常,快速失败。

    迭代器的好处

               通过上述我们明白了迭代是到底是个什么,迭代器的使用也十分的简单。现在简要的总结下使用迭代

           器的好处吧。

                    1、迭代器可以提供统一的迭代方式。

                    2、迭代器也可以在对客户端透明的情况下,提供各种不同的迭代方式。

                    3、迭代器提供一种快速失败机制,防止多线程下迭代的不安全操作。

               不过对于第三点尚需注意的是:就像上述事例代码一样,我们不能保证迭代过程中出现“快速

             失败”的都是因为同步造成的,因此为了保证迭代操作的正确性而去依赖此类异常是错误的!

     foreach循环

               通过阅读源码我们还发现一个Iterable接口。它包含了一个产生Iterator对象的iterator()方法,

           而且将Iterator对象呗foreach用来在序列中移动。对于任何实现Iterable接口的对象都可以使用

           foreach循环。

               foreach语法的冒号后面可以有两种类型:一种是数组,另一种是是实现了Iterable接口的类

            对于数组不做讨论,我们看看实现了Iterable的类

    package com.iterator;
    
    import java.util.Iterator;
    
    public class MyIterable implements Iterable<String> {
        protected String[] words = ("And that is how "
               + "we know the Earth to be banana-shaped.").split(" ");
     
        public Iterator<String> iterator() {
           return new Iterator<String>() {
               private int index = 0;
     
               public boolean hasNext() {
                  return index < words.length;
               }
     
               public String next() {
                  return words[index++];
               }
     
               public void remove() {}
           };
        }
       
        public static void main(String[] args){
           for(String s:new MyIterable())
               System.out.print(s+",");
        }
    }

                      输出结果如下:

                      And,that,is,how,we,know,the,Earth,to,be,banana-shaped.,



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