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！