Iterator 和 Iterable 区别和联系

首先预览下Java源码中的Iterator和Iterable:

Iterable接口：

public interface Iterable<T> {//这里只摘录接口中的抽象方法
    /**
     * Returns an iterator over elements of type {@code T}.
     *
     * @return an Iterator.
     */
    Iterator<T> iterator();

}

Iterator接口：

public interface Iterator<E> {
    /**
     * Returns {@code true} if the iteration has more elements.
     * (In other words, returns {@code true} if {@link #next} would
     * return an element rather than throwing an exception.)
     *
     * @return {@code true} if the iteration has more elements
     */
    boolean hasNext();

    /**
     * Returns the next element in the iteration.
     *
     * @return the next element in the iteration
     * @throws NoSuchElementException if the iteration has no more elements
     */
    E next();
}

用Iterator模式实现遍历集合 

        Iterator模式是用于遍历集合类的标准访问方法。它可以把访问逻辑从不同类型的集合类中抽象出来，从而避免向客户端暴露集合的内部结构。

        例如，如果没有使用Iterator，遍历一个数组的方法是使用索引： for(int i=0; i<array.size(); i++) { ... get(i) ... }

        而访问一个链表（LinkedList）又必须使用while循环： while((e=e.next())!=null) { ... e.data() ... } 

        以上两种方法客户端都必须事先知道集合的内部结构，访问代码和集合本身是紧耦合，无法将访问逻辑从集合类和客户端代码中分离出来，每一种集合对应一种遍历方法，客户端代码无法复用。

        更恐怖的是，如果以后需要把ArrayList更换为LinkedList，则原来的客户端代码必须全部重写。

        解决以上问题，Iterator模式总是用同一种逻辑来遍历集合： for(Iterator it = c.iterater(); it.hasNext(); ) { ... } 

        奥秘在于客户端自身不维护遍历集合的"指针"，所有的内部状态（如当前元素位置，是否有下一个元素）都由Iterator来维护，而这个Iterator由集合类通过工厂方法生成，因此，它知道如何遍历整个集合。 

        客户端从不直接和集合类打交道，它总是控制Iterator，向它发送"向前"，"向后"，"取当前元素"的命令，就可以间接遍历整个集合。 

        首先看看Java.util.Iterator接口的定义： 
                public interface Iterator { boolean hasNext(); Object next(); void remove(); } 

        依赖前两个方法就能完成遍历，典型的代码如下： 
                for(Iterator it = c.iterator(); it.hasNext(); ) { Object o = it.next(); // 对o的操作... } 

        每一种集合类返回的Iterator具体类型可能不同，Array可能返回ArrayIterator，Set可能返回 SetIterator，Tree可能返回TreeIterator，但是它们都实现了Iterator接口，因此，客户端不关心到底是哪种 Iterator，它只需要获得这个Iterator接口即可，这就是面向对象的威力。 

        所有集合类都实现了 Collection 接口，而 Collection 继承了 Iterable 接口。

 public interface Collection<E> extends Iterable<E> {  } 

 而在具体的实现类中（比如 ArrayList），则在内部维护了一个 Itr 内部类，该类继承了 Iterator 接口，它的hasNext() 和 next() 方法是和 ArrayList 实现相耦合的。当调用 ArrayList 对象的 iterator() 方法的时候，返回该类 Itr 的一个实例，从而实现遍历 ArrayList 的功能。

 /**
     * An optimized version of AbstractList.Itr
     */
    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();
            }
        }

在遍历元素或者删除元素时，必须要进行next()方法，要不然，迭代器不能正常运行：如

/** 
 *太极云软件技术股份有限公司版权所有 1990-2016. http://www.tyky.com.cn
 * @file com.hoojjack.spring_study.tutorialspoint
 * 
 */
package com.hoojjack.spring_study.tutorialspoint;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

/** 
 * @ClassName: TestIterator 
 * @Description: TODO(这里用一句话描述这个类的作用) 
 * @author hoojjack 
 * @date 2017年5月15日 下午6:42:15 
 *  
 */
public class TestIterator {
    public static void main(String args[]){
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("h");
        list.add("o");
        list.add("o");
        list.add("j");
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            //it.next();//注释这行会报错，具体原因请看源码
            it.remove();
            break;
        }
        for(String i:list){
            System.out.println(i);
        }
    }
    

}

 public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);

        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);

        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

        return oldValue;
    }

为什么一定要去实现Iterable这个接口呢？为什么不直接实现Iterator接口呢？

 

        看一下JDK中的集合类，比如List一族或者Set一族，都是实现了Iterable接口，但并不直接实现Iterator接口。 仔细想一下这么做是有道理的。

        因为Iterator接口的核心方法next()或者hasNext() 是依赖于迭代器的当前迭代位置的。 如果Collection直接实现Iterator接口，势必导致集合对象中包含当前迭代位置的数据(指针)。 当集合在不同方法间被传递时，由于当前迭代位置不可预置，那么next()方法的结果会变成不可预知。 除非再为Iterator接口添加一个reset()方法，用来重置当前迭代位置。 但即时这样，Collection也只能同时存在一个当前迭代位置。 而Iterable则不然，每次调用都会返回一个从头开始计数的迭代器。 多个迭代器是互不干扰的。

直接继承Iterator，从Iterator接口可以看出需要子类实现next(),hasNext()方法，假设都交给List去实现，那么获取list的Iterator（）时就会出现上面解释那样，而继承Iterable接口，则需要每次List返回一个新的Iterator对象（见ArrayList的new Itr（）），因此可以避免上述说到的原因。

【reference】

1、http://blog.csdn.net/zq602316498/article/details/39337899