• Java中Iterator(迭代器)实现原理


    “这两天正好学到了Java迭代器这块儿,一开始我以为是类似于指针的原理,但是后面的操作让我觉得和指针又差太多,查了资料看了下迭代器的原理,如下:”

    迭代器是一种设计模式,它是一个对象,它可以遍历并选择序列中的对象,而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象,因为创建它的代价小。

      Java中的Iterator功能比较简单,并且只能单向移动:

      (1) 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator。第一次调用Iterator的next()方法时,它返回序列的第一个元素。注意:iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection继承。

      (2) 使用next()获得序列中的下一个元素。

      (3) 使用hasNext()检查序列中是否还有元素。

      (4) 使用remove()将迭代器新返回的元素删除。

    看一下它的工作原理:

    1.public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> { // List接口实现了Collection<E>, Iterable<E> 
    2.  
    3.    protected AbstractList() {  
    4.    }  
    5.    
    6.    ...  
    7.  
    8.    public Iterator<E> iterator() {  
    9.    return new Itr();  // 这里返回一个迭代器
    10.    }  
    11.  
    12.    private class Itr implements Iterator<E> {  // 内部类Itr实现迭代器
    13.       
    14.    int cursor = 0;  
    15.    int lastRet = -1;  
    16.    int expectedModCount = modCount;  
    17.  
    18.    public boolean hasNext() {  // 实现hasNext方法
    19.            return cursor != size();  
    20.    }  
    21.  
    22.    public E next() {  // 实现next方法
    23.            checkForComodification();  
    24.        try {  
    25.        E next = get(cursor);  
    26.        lastRet = cursor++;  
    27.        return next;  
    28.        } catch (IndexOutOfBoundsException e) {  
    29.        checkForComodification();  
    30.        throw new NoSuchElementException();  
    31.        }  
    32.    }  
    33.  
    34.    public void remove() {  // 实现remove方法
    35.        if (lastRet == -1)  
    36.        throw new IllegalStateException();  
    37.            checkForComodification();  
    38.  
    39.        try {  
    40.        AbstractList.this.remove(lastRet);  
    41.        if (lastRet < cursor)  
    42.            cursor--;  
    43.        lastRet = -1;  
    44.        expectedModCount = modCount;  
    45.        } catch (IndexOutOfBoundsException e) {  
    46.        throw new ConcurrentModificationException();  
    47.        }  
    48.    }  
    49.  
    50.    final void checkForComodification() {  
    51.        if (modCount != expectedModCount)  
    52.        throw new ConcurrentModificationException();  
    53.    }  
    54.    }  
    55.}
    

      

    可以看到,实现next()是通过get(cursor),然后cursor++,相当于c++里面设置一个flag标志位,因为迭代是单方面的,所以它只能进行corsor++操作,在python里cursor称为游标,

    也是起到一个标志的作用。

    迭代部分的代码很简单,唯一难懂的是remove操作里涉及到的expectedModCount = modCount;

    在网上查到说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。

    从源代码里可以看到增删操作都会使modCount++,通过和expectedModCount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!
     
    就是说在迭代的过程中不允许进行add()类似的操作,如果有就会抛出异常。
     
    关于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.
     
    也就是说,modCount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
     
    我们知道的是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。
     
    顺便说一下迭代器ListIter的方法:
    • ListIter<Integer>  ListIter = al.listItertor();    //创建数组列表al的迭代器ListIter
    • listIter.add(new Integer(x));                        //在序号为0的元素前添加一个元素x,因为创建al的迭代器的时候,游标cursor是标志的第一个元素,也就是序号为0的元素
    • listIter.hasNext();                                       // 原理就是判断cursor++后的值是否为空
    • listIter.set(new Integer(x));                        //把游标cursor指向的数替换为x;
    • listIter.next()                                             //cursor++
    • listIter.previous()                                     //用来反向遍历可,先把游标cursor定位到最后,listIter = al.listitertor(al.size());
     
    参考链接:https://www.cnblogs.com/xiongmozhou/p/10085105.html
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Fzeng/p/12964992.html
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