小白学Java:迭代器原来是这么回事

小白学Java:迭代器原来是这么回事

前文传送门:Enumeration
上一篇,我们谈到了那个古老的迭代器Enumeration,还谈到了取代他的新迭代器——Iterator。相比于以往,这个新物种又有哪些优点呢?

迭代器这个词,在没查找许多资料之前,我只知道个大概,我知道它可以用来遍历集合,但是至于它其中的奥妙,并没有做深究。本篇文章关于Iterator迭代器做了小小的总结,巩固学习,如果有理解错误,或叙述不当之处,还望大家评论区批评指针。

迭代器概述

官方文档对Iterator的解释是:

  • 它取代了Enumeration。
  • 它作用于任何一个Collection。
  • 它增加了remove的功能。
  • 它优化了方法命名。

不行不行,这描述也太简略了,我继续查找资料:

  • 迭代器本身是个对象,创建迭代器的代价很小,通常被称为轻量级对象
  • 迭代器其实也是一种设计模式,它提供了一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素,但又不暴露该对象的内部表示。

迭代器设计模式

针对以上种种,我充满了好奇,于是在复杂的继承关系里画了又画,最终才渐渐理清集合中所谓迭代器模式的体现,暂时以ArrayList为例:

  • 定义了一个迭代器的接口Iterator,里面定义了迭代器的功能,但并没有提供实现。
  • 定义了一个聚集接口Iterable,里面的iterator()抽象方法,表明返回一个针对类型T的迭代器。此时将Iterable和Iterator联系了起来。
  • 我们知道聚集接口被许多接口所扩展,定义相同的方法,Collection接口就是其一,所以说,迭代器针对于所有集合都有效。
  • 我们以集合的具体类ArrayList为例,暂时忽略之间的继承关系,ArrayList显然提供了抽象方法iterator()的具体实现,我们查看源码发现,它的返回值是一个Itr对象。
  • 这个Itr其实是ArrayList的一个内部类,它提供了迭代器接口的具体实现(当然不一定是内部类),这样所有东西都联系在了一起。

Iterator定义的方法

  • hasNext():boolean 判断下一个元素还有没有,有就是true。
  • next(): E 返回序列中的下一个元素。

通过查看源码,我发现,在这个Itr这个实现类中,定义了两个指针:cursorlastRet。(还有个属性为expectedModCount初始化为ArrayList的版本号modCount,这部分与fail-fast机制相关,之后会再提)而cursor初始为0,与专门用来和集合元素数目size做比较的。而lastRet初始化为-1,如果成功执行next操作,将会加1变成0,也就是上面说的“下一个元素”可想而知,可以把lastRet认为是初始化为第一个元素之前的指针,和将要返回的值的索引相同,这样会好记一些。

除了上面两个方法,JDK1.8新增了两个方法,也是体现处它与老迭代器不同的新优势:支持了删除操作。

  • remove():void 将新近返回的元素删除。
    需要注意的是:remove方法没有新近返回的元素,也就是说lastRet<0,会抛出异常。如果移除成功,让cursor往回退一格,lastRet重置为-1。

  • forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer):void 这个是JDK1.8中Iterator新增的默认方法:对剩余的元素执行指定的操作
    可能不太好理解:我们通过测试来说明一下:

    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
    //创建一个Iterator对象
    Iterator<Integer> it = list.iterator();
    //返回第一个值
    System.out.print(it.next()+" ");

测试结果很明显,只输出了第一个元素:1。
我们继续在原代码的基础上我们的新方法:

    it.forEachRemaining(new Consumer<Integer>() {
        @Override
        public void accept(Integer integer) {
            System.out.print(integer+" ");
        }
    });

测试结果为:1 2 3,在原来的基础上,把剩下的元素都打印了出来。而这个新增的方法,其实和我们熟悉的这个是一样的:

    while(it.hasNext()){
        System.out.print(it.next()+" ");
    }

值得一提的是:我们之前学习的增强for循环,在底层其实就是运用了Iterator,我通过IDE的debug调试功能,发现在调用运行到增强for循环时,自动调用了集合的iterator()方法,返回了一个Iterator的实现类实例。

迭代器:统一方式

通过对Iterator中定义方法的学习,我们大概知道了迭代器的用途,就是从前向后一个一个遍历元素,而无视其内部结构。欸,遍历我都懂,可无视结构在哪里体现啊?别急,下面来看一个例子,让我们无视两个不同集合的结构:

首先我们定义一个方法,它可以接收一个迭代器对象:

    public static void display(Iterator<?> T){
        while(T.hasNext()){
            System.out.print(T.next());
        }
    }

然后我们创建两个不一样的集合,一个是ArrayList,一个是HashSet,本身是无序的,我们接下来应该会做相应的源码学习。

        //ArrayList 有序
        List<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("天");
        list.add("乔");
        list.add("巴");
        list.add("夏");
        //HashSet 无序
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        set.add(11);
        set.add(22);
        set.add(33);
        set.add(44);
        display(list.iterator());//天 乔 巴 夏
        System.out.println();
        display(set.iterator());//33 22 11 44

可以看出来,两个不同集合的迭代器传入display方法之后,都能用一种相同的方式访问集合中的元素。
通过上面的一顿分析,我们可以确定,迭代器这玩意儿,统一了访问容器的方式

Iterator的总结

  • Iterator支持从前向后顺次遍历,统一了对不同集合里元素的操作
  • 还在Enumeration的基础上,简化了命名,而且Enumeration并不是对所有集合都适用。
  • 四大技能增删改查,虽然支持删和查,但不支持增和改。
  • 支持单向迭代,某些情况下不是很灵活。(ListIterator可以支持双向,但只支持List类型)

最后,关于迭代器,还有一部分内容,在日后会做总结。
参考资料:《大话设计模式》、《Java编程思想》

posted @ 2020-01-18 19:59  天乔巴夏丶  阅读(263)  评论(0编辑  收藏