时间:2021-05-19
在Java中,我们可以对List集合进行如下几种方式的遍历:
List<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(5);list.add(23);list.add(42);for (int i = 0; i < list.size(); i++) { System.out.print(list.get(i) + ",");} Iterator it = list.iterator();while (it.hasNext()) { System.out.print(it.next() + ",");} for (Integer i : list) { System.out.print(i + ",");}第一种就是普通的for循环,第二种为迭代器遍历,第三种是for each循环。
后面两种方式涉及到Java中的iterator和iterable对象,接下来我们来看看这两个对象的区别以及如何在自定义类中实现for each循环。
Iterator与Iterable
iterator为Java中的迭代器对象,是能够对List这样的集合进行迭代遍历的底层依赖。而iterable接口里定义了返回iterator的方法,相当于对iterator的封装,同时实现了iterable接口的类可以支持for each循环。
iterator内部细节
jdk中Iterator接口主要方法如下:
public interface Iterator<E> { boolean hasNext(); E next();}iterator通过以上两个方法定义了对集合迭代访问的方法,而具体的实现方式依赖于不同的实现类,具体的集合类实现Iterator接口中的方法以实现迭代。
可以发现,在List中并没有实现Iterator接口,而是实现的Iterable接口。进一步观察Iterable接口的源码可以发现其只是返回了一个Iterator对象。
public interface Iterable<T> { Iterator<T> iterator();}所以我们可以使用如下方式来对List进行迭代了(通过调用iterator()方法)
Iterator it = list.iterator();while (it.hasNext()) { System.out.print(it.next() + ",");}同时实现了Iterable接口的还可以使用for each循环。
for each原理
其实for each循环内部也是依赖于Iterator迭代器,只不过Java提供的语法糖,Java编译器会将其转化为Iterator迭代器方式遍历。我们对以下for each循环进行反编译:
for (Integer i : list) { System.out.println(i); }反编译后:
Integer i;for(Iterator iterator = list.iterator(); iterator.hasNext(); System.out.println(i)){ i = (Integer)iterator.next(); }可以看到Java的for each增强循环是通过iterator迭代器方式实现的。
深入探讨Iterable与Iterator关系
有一个问题,为什么不直接将hasNext(),next()方法放在Iterable接口中,其他类直接实现就可以了?
原因是有些集合类可能不止一种遍历方式,实现了Iterable的类可以再实现多个Iterator内部类,例如LinkedList中的ListItr和DescendingIterator两个内部类,就分别实现了双向遍历和逆序遍历。通过返回不同的Iterator实现不同的遍历方式,这样更加灵活。如果把两个接口合并,就没法返回不同的Iterator实现类了。ListItr相关源码如下:
public ListIterator<E> listIterator(int index) { checkPositionIndex(index); return new ListItr(index);} private class ListItr implements ListIterator<E> { ... ListItr(int index) { // assert isPositionIndex(index); next = (index == size) ? null : node(index); nextIndex = index; } public boolean hasNext() { return nextIndex < size; } ...如上所示可以通过调用list.listIterator()方法返回iterator迭代器(list.iterator()只是其默认实现)
DescendingIterator源码如下:
public Iterator<E> descendingIterator() { return new DescendingIterator();}private class DescendingIterator implements Iterator<E> { private final ListItr itr = new ListItr(size()); public boolean hasNext() { return itr.hasPrevious(); } public E next() { return itr.previous(); } public void remove() { itr.remove(); }}同样可以通过list.descendingIterator()使用该迭代器。
实现自己的迭代器
我们现在有一个自定义类ArrayMap,现在如果对其进行如下for each遍历:
ArrayMap<String, Integer> am = new ArrayMap<>();am.put("hello", 5);am.put("syrups", 10); for (String s: am) { System.out.println(s);}由于我们并没有实现hashNext和next抽象方法,所以无法对其进行遍历。
自定义迭代器类
我们首先自定义一个迭代器类实现hashNext和next方法,并将其作为ArrayMap的内部类,相关代码如下:
public class KeyIterator implements Iterator<K> { private int ptr; public KeyIterator() { ptr = 0; } @Override public boolean hasNext() { return (ptr != size); } @Override public K next() { K returnItem = keys[ptr]; ptr += 1; return returnItem; } }可以看到我们在next中指定的遍历规则是根据ArrayMap的key值进行遍历。有了上述迭代器类,我们就可以使用iterator方式在外部对其进行遍历了,遍历代码如下:
ArrayMap<String, Integer> am = new ArrayMap<>();am.put("hello", 5);am.put("syrups", 10);ArrayMap.KeyIterator ami = am.new KeyIterator();while (ami.hasNext()) { System.out.println(ami.next());}如上所示,通过创建KeyIterator对象进行迭代访问(注意外部类创建内部类对象的方式)。
支持for each循环
现在还不能支持for each循环访问,因为我们还没有实现iterable接口,首先在ArrayMap中实现Iterable接口:
public class ArrayMap<K, V> implements Iterable<K> { private K[] keys; private V[] values; int size; public ArrayMap() { keys = (K[]) new Object[100]; values = (V[]) new Object[100]; size = 0; } ....}然后重写iterator()方法,并在其中返回我们自己的迭代器对象(iterator)
@Overridepublic Iterator<K> iterator() { return new KeyIterator();}注意我们自定义的KeyIterator类必须要实现Iterator接口,否则在iterator()方法中返回的类型不匹配。
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