Iterator 和 Iterable 差别和联系

用Iterator模式实现遍历集合

Iterator模式是用于遍历集合类的标准訪问方法。它能够把訪问逻辑从不同类型的集合类中抽象出来，从而避免向client暴露集合的内部结构。

比如，假设没有使用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) ... }

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

以上两种方法client都必须事先知道集合的内部结构，訪问代码和集合本身是紧耦合。无法将訪问逻辑从集合类和client代码中分离出来，每一种集合相应一种遍历方法，client代码无法复用。

更恐怖的是，假设以后须要把ArrayList更换为LinkedList，则原来的client代码必须所有重写。

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client自身不维护遍历集合的"指针"。全部的内部状态（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，它知道怎样遍历整个集合。

client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，就能够间接遍历整个集合。

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毕遍历，典型的代码例如以下：

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详细类型可能不同，Array可能返回ArrayIterator，Set可能返回 SetIterator。Tree可能返回TreeIterator，可是它们都实现了Iterator接口。因此，client不关心究竟是哪种 Iterator，它仅仅须要获得这个Iterator接口就可以。这就是面向对象的威力。

全部集合类都实现了 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();
}

而在详细的实现类中（比方 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，比方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。细致想一下这么做是有道理的。

由于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。

假设Collection直接实现Iterator接口。势必导致集合对象中包括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接口加入一个reset()方法，用来重置当前迭代位置。但即时这样，Collection也仅仅能同一时候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開始计数的迭代器。多个迭代器是互不干扰的。