JDK源码学习笔记——Iterable/Iterator实现原理
Collection接口继承java.lang.Iterable接口,集合类重写了iterator()方法
public interface Iterable<T> {
Iterator<T> iterator(); default void forEach(Consumer<? super T> action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
} default Spliterator<T> spliterator() {
return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);
}
} public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
E next();
default void remove() {
throw new UnsupportedOperationException("remove");
}
default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
while (hasNext())
action.accept(next());
}
}
原理:
一开始迭代器在所有元素的左边,调用next()之后,迭代器移到第一个和第二个元素之间,next()方法返回迭代器刚刚经过的元素。
hasNext()若返回True,则表明接下来还有元素,迭代器不在尾部。
remove()方法必须和next方法一起使用,功能是去除刚刚next方法返回的元素。
自己实现iterator遍历(参考JDK集合类):
import java.util.Iterator; public class ForEachAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Students students = new Students(10);
for (Student student : students) {
System.out.println(student.getSid() + ":" + student.getName());
}
}
} // 支持for each迭代循环的学生集合类
class Students implements Iterable<Student> {
// 存储所有学生类的数组
private Student[] students; // 该构造函数可以生成指定大小的学生类变量数组,并初始化该学生类变量数组
public Students(int size) {
students = new Student[size];
for (int i = 0; i < size; i++) {
students[i] = new Student(String.valueOf(i), "学生" + String.valueOf(i));
}
} @Override
public Iterator<Student> iterator() {
return new StudentIterator();
} // 实现Iterator接口的私有内部类,外界无法直接访问
private class StudentIterator implements Iterator<Student> {
// 当前迭代元素的下标
private int index = 0; // 判断是否还有下一个元素,如果迭代到最后一个元素就返回false
public boolean hasNext() {
return index != students.length;
} @Override
public Student next() {
return students[index++];
} // 这里不支持,抛出不支持操作异常
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
}
} class Student {
private String sid;
private String name; public Student(String sid, String name) {
setSid(sid);
setName(name);
} public String getSid() {
return sid;
} public void setSid(String sid) {
this.sid = sid;
} public String getName() {
return name;
} public void setName(String name) {
this.name = name;
} @Override
public String toString() {
return "Student{" +
"sid='" + sid + '\'' +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
foreach原理:
foreach语法最终被编译器转为了对Iterator.next()的调用
package test; import java.util.List; /**
* Created by vino on 2016/5/6.
*/
public class TestForeach {
List<Integer> integers;
public void testForeach(){
for(Integer i : integers){ }
}
} // 字节码
public void testForeach();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=3, args_size=1
0: aload_0
1: getfield #2 // Field integers:Ljava/util/List;
4: invokeinterface #3, 1 // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
9: astore_1
10: aload_1
11: invokeinterface #4, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
16: ifeq 32
19: aload_1
20: invokeinterface #5, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
25: checkcast #6 // class java/lang/Integer
28: astore_2
29: goto 10
32: return
LineNumberTable:
line 11: 0
line 13: 29
line 14: 32
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 2 i Ljava/lang/Integer;
33 0 this Ltest/TestForeach;
}
Iterator对Collection 或 Map 进行迭代操作过程中是不允许修改 Collection / Map 的内容(add/remove) 允许set
可以使用 Iterator 本身的方法 remove() 来删除对象
撸代码解释(ArrayList为例):
1.ArrayList的属性modCount:add() remove()时都会modCount++;
2.new Itr(implements Iterator)时属性expectedModCount=modCount,且next()是要检查expectedModCount ?= modCount;
3.调用ArrayList的add() remove()时改变了modCount的值,下一次next()时检查expectedModCount != modCount,throw new ConcurrentModificationException();
4.Iterator 本身的方法 remove()删除元素之后会将modCount重新赋值给expectedModCount。
// ArrayList:
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;
} // 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 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();
}
}
参考资料:
为什么Iterator的remove方法可保证从源集合中安全地删除对象,而在迭代期间不能直接删除集合内元素
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