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详解Java中Iterable与Iterator用法

2024-07-14 08:42:31
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来源:转载
供稿:网友

在Java中,我们可以对List集合进行如下几种方式的遍历:

List<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(5);list.add(23);list.add(42);for (int i = 0; i < list.size(); i++) {  System.out.print(list.get(i) + ",");} Iterator it = list.iterator();while (it.hasNext()) {  System.out.print(it.next() + ",");} for (Integer i : list) {  System.out.print(i + ",");}

第一种就是普通的for循环第二种为迭代器遍历第三种是for each循环

后面两种方式涉及到Java中的iterator和iterable对象,接下来我们来看看这两个对象的区别以及如何在自定义类中实现for each循环。

Iterator与Iterable

iterator为Java中的迭代器对象,是能够对List这样的集合进行迭代遍历的底层依赖。而iterable接口里定义了返回iterator的方法,相当于对iterator的封装,同时实现了iterable接口的类可以支持for each循环。

iterator内部细节

jdk中Iterator接口主要方法如下:

public interface Iterator<E> {  boolean hasNext();  E next();}

iterator通过以上两个方法定义了对集合迭代访问的方法,而具体的实现方式依赖于不同的实现类,具体的集合类实现Iterator接口中的方法以实现迭代。

可以发现,在List中并没有实现Iterator接口,而是实现的Iterable接口。进一步观察Iterable接口的源码可以发现其只是返回了一个Iterator对象。

public interface Iterable<T> { Iterator<T> iterator();}

所以我们可以使用如下方式来对List进行迭代了(通过调用iterator()方法)

Iterator it = list.iterator();while (it.hasNext()) {  System.out.print(it.next() + ",");}

同时实现了Iterable接口的还可以使用for each循环。

for each原理

其实for each循环内部也是依赖于Iterator迭代器,只不过Java提供的语法糖,Java编译器会将其转化为Iterator迭代器方式遍历。我们对以下for each循环进行反编译:

for (Integer i : list) {   System.out.println(i); }

反编译后:

Integer i;for(Iterator iterator = list.iterator(); iterator.hasNext(); System.out.println(i)){    i = (Integer)iterator.next();      }

可以看到Java的for each增强循环是通过iterator迭代器方式实现的。

深入探讨Iterable与Iterator关系

有一个问题,为什么不直接将hasNext(),next()方法放在Iterable接口中,其他类直接实现就可以了?

原因是有些集合类可能不止一种遍历方式,实现了Iterable的类可以再实现多个Iterator内部类,例如LinkedList中的ListItr和DescendingIterator两个内部类,就分别实现了双向遍历和逆序遍历。通过返回不同的Iterator实现不同的遍历方式,这样更加灵活。如果把两个接口合并,就没法返回不同的Iterator实现类了。ListItr相关源码如下:

public ListIterator<E> listIterator(int index) {  checkPositionIndex(index);  return new ListItr(index);} private class ListItr implements ListIterator<E> {  ...  ListItr(int index) {    // assert isPositionIndex(index);    next = (index == size) ? null : node(index);    nextIndex = index;  }   public boolean hasNext() {    return nextIndex < size;  }  ...

如上所示可以通过调用list.listIterator()方法返回iterator迭代器(list.iterator()只是其默认实现)

DescendingIterator源码如下:

public Iterator<E> descendingIterator() {  return new DescendingIterator();}private class DescendingIterator implements Iterator<E>   {  private final ListItr itr = new ListItr(size());  public boolean hasNext() {    return itr.hasPrevious();  }  public E next() {    return itr.previous();  }  public void remove() {    itr.remove();  }}

同样可以通过list.descendingIterator()使用该迭代器。

实现自己的迭代器

我们现在有一个自定义类ArrayMap,现在如果对其进行如下for each遍历:

ArrayMap<String, Integer> am = new ArrayMap<>();am.put("hello", 5);am.put("syrups", 10); for (String s: am) {  System.out.println(s);}

由于我们并没有实现hashNext和next抽象方法,所以无法对其进行遍历。

自定义迭代器类

我们首先自定义一个迭代器类实现hashNext和next方法,并将其作为ArrayMap的内部类,相关代码如下:

public class KeyIterator implements Iterator<K> {   private int ptr;    public KeyIterator() {     ptr = 0;   }    @Override   public boolean hasNext() {     return (ptr != size);   }    @Override   public K next() {     K returnItem = keys[ptr];     ptr += 1;     return returnItem;   } }

可以看到我们在next中指定的遍历规则是根据ArrayMap的key值进行遍历。有了上述迭代器类,我们就可以使用iterator方式在外部对其进行遍历了,遍历代码如下:

ArrayMap<String, Integer> am = new ArrayMap<>();am.put("hello", 5);am.put("syrups", 10);ArrayMap.KeyIterator ami = am.new KeyIterator();while (ami.hasNext()) {  System.out.println(ami.next());}

如上所示,通过创建KeyIterator对象进行迭代访问(注意外部类创建内部类对象的方式)。

支持for each循环

现在还不能支持for each循环访问,因为我们还没有实现iterable接口,首先在ArrayMap中实现Iterable接口:

public class ArrayMap<K, V> implements Iterable<K> {   private K[] keys;  private V[] values;  int size;   public ArrayMap() {    keys = (K[]) new Object[100];    values = (V[]) new Object[100];    size = 0;  } ....}

然后重写iterator()方法,并在其中返回我们自己的迭代器对象(iterator)

@Overridepublic Iterator<K> iterator() {  return new KeyIterator();}

注意我们自定义的KeyIterator类必须要实现Iterator接口,否则在iterator()方法中返回的类型不匹配。


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