詳解Java中Iterable與Iterator用法
在Java中，我們可以對List集合進行如下幾種方式的遍歷：
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 + ",");
}
第一種就是普通的for循環(huán)，第二種為迭代器遍歷，第三種是for each循環(huán)。
后面兩種方式涉及到Java中的iterator和iterable對象，接下來我們來看看這兩個對象的區(qū)別以及如何在自定義類中實現(xiàn)for each循環(huán)。
Iterator與Iterable
iterator為Java中的迭代器對象，是能夠?qū)ist這樣的集合進行迭代遍歷的底層依賴。而iterable接口里定義了返回iterator的方法，相當于對iterator的封裝，同時實現(xiàn)了iterable接口的類可以支持for each循環(huán)。
iterator內(nèi)部細節(jié)
jdk中Iterator接口主要方法如下：
public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
E next();
}
iterator通過以上兩個方法定義了對集合迭代訪問的方法，而具體的實現(xiàn)方式依賴于不同的實現(xiàn)類，具體的集合類實現(xiàn)Iterator接口中的方法以實現(xiàn)迭代。
可以發(fā)現(xiàn)，在List中并沒有實現(xiàn)Iterator接口，而是實現(xiàn)的Iterable接口。進一步觀察Iterable接口的源碼可以發(fā)現(xiàn)其只是返回了一個Iterator對象。
public interface Iterable<T> {
Iterator<T> iterator();
}
所以我們可以使用如下方式來對List進行迭代了（通過調(diào)用iterator()方法）
Iterator it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.print(it.next() + ",");
}
同時實現(xiàn)了Iterable接口的還可以使用for each循環(huán)。
for each原理
其實for each循環(huán)內(nèi)部也是依賴于Iterator迭代器，只不過Java提供的語法糖，Java編譯器會將其轉(zhuǎn)化為Iterator迭代器方式遍歷。我們對以下for each循環(huán)進行反編譯：
for (Integer i : list) {
System.out.println(i);
}
反編譯后：
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增強循環(huán)是通過iterator迭代器方式實現(xiàn)的。
深入探討Iterable與Iterator關系
有一個問題，為什么不直接將hasNext()，next()方法放在Iterable接口中，其他類直接實現(xiàn)就可以了？
原因是有些集合類可能不止一種遍歷方式，實現(xiàn)了Iterable的類可以再實現(xiàn)多個Iterator內(nèi)部類，例如LinkedList中的ListItr和DescendingIterator兩個內(nèi)部類，就分別實現(xiàn)了雙向遍歷和逆序遍歷。通過返回不同的Iterator實現(xiàn)不同的遍歷方式，這樣更加靈活。如果把兩個接口合并，就沒法返回不同的Iterator實現(xiàn)類了。ListItr相關源碼如下：
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;
}
...
如上所示可以通過調(diào)用list.listIterator()方法返回iterator迭代器（list.iterator()只是其默認實現(xiàn)）
DescendingIterator源碼如下：
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();
}
}
同樣可以通過list.descendingIterator()使用該迭代器。
實現(xiàn)自己的迭代器
我們現(xiàn)在有一個自定義類ArrayMap，現(xiàn)在如果對其進行如下for each遍歷：
ArrayMap<String, Integer> am = new ArrayMap<>();
am.put("hello", 5);
am.put("syrups", 10);
for (String s: am) {
System.out.println(s);
}
由于我們并沒有實現(xiàn)hashNext和next抽象方法，所以無法對其進行遍歷。
自定義迭代器類
我們首先自定義一個迭代器類實現(xiàn)hashNext和next方法，并將其作為ArrayMap的內(nèi)部類，相關代碼如下:
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;
}
}
可以看到我們在next中指定的遍歷規(guī)則是根據(jù)ArrayMap的key值進行遍歷。有了上述迭代器類，我們就可以使用iterator方式在外部對其進行遍歷了，遍歷代碼如下：
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，通過創(chuàng)建KeyIterator對象進行迭代訪問（注意外部類創(chuàng)建內(nèi)部類對象的方式）。
支持for each循環(huán)
現(xiàn)在還不能支持for each循環(huán)訪問，因為我們還沒有實現(xiàn)iterable接口，首先在ArrayMap中實現(xiàn)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;
}
....
}
然后重寫iterator()方法，并在其中返回我們自己的迭代器對象(iterator)
@Override
public Iterator<K> iterator() {
return new KeyIterator();
}
注意我們自定義的KeyIterator類必須要實現(xiàn)Iterator接口，否則在iterator()方法中返回的類型不匹配。
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