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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。
- /**
- * Implementing this interface allows an object to be the target of
- * the "foreach" statement.
- *
- * @param <T> the type of elements returned by the iterator
- *
- * @since 1.5
- */
- public interface Iterable<T> {
- /**
- * Returns an iterator over a set of elements of type T.
- *
- * @return an Iterator.
- */
- Iterator<T> iterator();
- }
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。
- public Iterator<E> iterator() {
- return new Itr();
- }
- /**
- * 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();
- }
- }
- final void checkForComodification() {
- if (modCount != expectedModCount)
- throw new ConcurrentModificationException();
- }
- }
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(新的迭代器)。 多个迭代器是互不干扰的。