Java 迭代器理解
1.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。
2.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,接下来以一个实际例子来看。
public class test_util_1 { public static void main(String[] args) {
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());
}
}
}
执行结果:
TEST1
TEST2
TEST3
TEST4
TEST6
TEST5
这里的it更像是“游标”,不过这游标具体做了啥,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; // 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 != size;
} @SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
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();
checkForComodification(); try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
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,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,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!
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