java提高篇（三十）-----Iterator，java-----iterator

java提高篇（三十）-----Iterator，java-----iterator

        迭代對於我們搞Java的來說絕對不陌生。我們常常使用JDK提供的迭代介面進行Java集合的迭代。

Iterator iterator = list.iterator();        while(iterator.hasNext()){            String string = iterator.next();            //do something        }

        迭代其實我們可以簡單地理解為遍曆，是一個標準化遍曆各類容器裡面的所有對象的方法類，它是一個很典型的設計模式。Iterator模式是用於遍曆集合類的標準存取方法。它可以把訪問邏輯從不同類型的集合類中抽象出來，從而避免向用戶端暴露集合的內部結構。 在沒有迭代器時我們都是這麼進行處理的。如下：

        對於數組我們是使用下標來進行處理的:

int[] arrays = new int[10];for(int i = 0 ; i < arrays.length ; i++){       int a = arrays[i];       //do something   }

        對於ArrayList是這麼處理的:

List<String> list = new ArrayList<String>();   for(int i = 0 ; i < list.size() ;  i++){      String string = list.get(i);      //do something   }

        對於這兩種方式，我們總是都事Crowdsourced Security Testing道集合的內部結構，存取碼和集合本身是緊密耦合的，無法將訪問邏輯從集合類和用戶端代碼中分離出來。同時每一種集合對應一種遍曆方法，用戶端代碼無法複用。 在實際應用中如何需要將上面將兩個集合進行整合是相當麻煩的。所以為瞭解決以上問題，Iterator模式騰空出世，它總是用同一種邏輯來遍曆集合。使得用戶端自身不需要來維護集合的內部結構，所有的內部狀態都由Iterator來維護。用戶端從不直接和集合類打交道，它總是控制Iterator，向它發送"向前"，"向後"，"取當前元素"的命令，就可以間接遍曆整個集合。

        上面只是對Iterator模式進行簡單的說明，下面我們看看Java中Iterator介面，看他是如何來進行實現的。

一、java.util.Iterator

        在Java中Iterator為一個介面，它只提供了迭代了基本規則，在JDK中他是這樣定義的：對 collection 進行迭代的迭代器。迭代器取代了 Java Collections Framework 中的 Enumeration。迭代器與枚舉有兩點不同：

        1、迭代器允許調用者利用定義良好的語義在迭代期間從迭代器所指向的 collection 移除元素。

        2、方法名稱得到了改進。

        其介面定義如下：

public interface Iterator {　　boolean hasNext();　　Object next();　　void remove();}

        其中：

        Object next()：返回迭代器剛越過的元素的引用，傳回值是Object，需要強制轉換成自己需要的類型

        boolean hasNext()：判斷容器內是否還有可供訪問的元素

        void remove()：刪除迭代器剛越過的元素

        對於我們而言，我們只一般只需使用next()、hasNext()兩個方法即可完成迭代。如下：

for(Iterator it = c.iterator(); it.hasNext(); ) {　　Object o = it.next();　　 //do something}

        前面闡述了Iterator有一個很大的優點,就是我們不必知道集合的內部結果,集合的內部結構、狀態由Iterator來維持，通過統一的方法hasNext()、next()來判斷、擷取下一個元素，至於具體的內部實現我們就不用關心了。但是作為一個合格的程式員我們非常有必要來弄清楚Iterator的實現。下面就ArrayList的源碼進行分析分析。

二、各個集合的Iterator的實現

        下面就ArrayList的Iterator實現來分析，其實如果我們理解了ArrayList、Hashset、TreeSet的資料結構，內部實現，對於他們是如何?Iterator也會胸有成竹的。因為ArrayList的內部實現採用數組，所以我們只需要記錄相應位置的索引即可，其方法的實現比較簡單。

2.1、ArrayList的Iterator實現

        在ArrayList內部首先是定義一個內部類Itr，該內部類實現Iterator介面，如下：

private class Itr implements Iterator<E> {    //do something}

        而ArrayList的iterator()方法實現：

public Iterator<E> iterator() {        return new Itr();    }

        所以通過使用ArrayList.iterator()方法返回的是Itr()內部類，所以現在我們需要關心的就是Itr()內部類的實現：

在Itr內部定義了三個int型的變數：cursor、lastRet、expectedModCount。其中cursor表示下一個元素的索引位置，lastRet表示上一個元素的索引位置

int cursor;             int lastRet = -1;     int expectedModCount = modCount;

        從cursor、lastRet定義可以看出，lastRet一直比cursor少一所以hasNext()實現方法異常簡單，只需要判斷cursor和lastRet是否相等即可。

public boolean hasNext() {    return cursor != size;}

        對於next()實現其實也是比較簡單的，只要返回cursor索引位置處的元素即可，然後修改cursor、lastRet即可，

public E next() {            checkForComodification();            int i = cursor;    //記錄索引位置            if (i >= size)    //如果擷取元素大於集合元素個數，則拋出異常                throw new NoSuchElementException();            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;            if (i >= elementData.length)                throw new ConcurrentModificationException();            cursor = i + 1;      //cursor + 1            return (E) elementData[lastRet = i];  //lastRet + 1 且返回cursor處元素        }

        checkForComodification()主要用來判斷集合的修改次數是否合法，即用來判斷遍曆過程中集合是否被修改過。在java提高篇（二一）-----ArrayList中已經闡述了。modCount用於記錄ArrayList集合的修改次數，初始化為0，，每當集合被修改一次（結構上面的修改，內部update不算），如add、remove等方法，modCount + 1，所以如果modCount不變，則表示集合內容沒有被修改。該機制主要是用於實現ArrayList集合的快速失敗機制，在Java的集合中，較大一部分集合是存在快速失敗機制的，這裡就不多說，後面會講到。所以要保證在遍曆過程中不出錯誤，我們就應該保證在遍曆過程中不會對集合產生結構上的修改（當然remove方法除外），出現了異常錯誤，我們就應該認真檢查程式是否出錯而不是catch後不做處理。

       final void checkForComodification() {            if (modCount != expectedModCount)                throw new ConcurrentModificationException();        }

        對於remove()方法的是實現，它是調用ArrayList本身的remove()方法刪除lastRet位置元素，然後修改modCount即可。

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();            }        }

        這裡就對ArrayList的Iterator實現講解到這裡，對於Hashset、TreeSet等集合的Iterator實現，各位如果感興趣可以繼續研究，個人認為在研究這些集合的源碼之前，有必要對該集合的資料結構有清晰的認識，這樣會達到事半功倍的效果！！！！

—————————————————————————————————————————————————————————
--      原文出自：http://cmsblogs.com/?p=1180。尊重作者的成果，轉載請註明出處！                           

--     個人網站：http://cmsblogs.com     

JAVA中Iterator的具體作用？

迭代器模式(Iterator pattern)
一、 引言
迭代這個名詞對於熟悉Java的人來說絕對不陌生。我們常常使用JDK提供的迭代介面進行java collection的遍曆：
Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
//using “it.next();”do some businesss logic
}
而這就是關於迭代器模式應用很好的例子。
二、 定義與結構
迭代器（Iterator）模式，又叫做遊標（Cursor）模式。GOF給出的定義為：提供一種方法訪問一個容器（container）對象中各個元素，而又不需暴露該對象的內部細節。
從定義可見，迭代器模式是為容器而生。很明顯，對容器物件的訪問必然涉及到遍曆演算法。你可以一股腦的將遍曆方法塞到容器物件中去；或者根本不去提供什麼遍曆演算法，讓使用容器的人自己去實現去吧。這兩種情況好像都能夠解決問題。
然而在前一種情況，容器承受了過多的功能，它不僅要負責自己“容器”內的元素維護（添加、刪除等等），而且還要提供遍曆自身的介面；而且由於遍曆狀態儲存的問題，不能對同一個容器物件同時進行多個遍曆。第二種方式倒是省事，卻又將容器的內部細節暴露無遺。
而迭代器模式的出現，很好的解決了上面兩種情況的弊端。先來看下迭代器模式的真面目吧。
迭代器模式由以下角色群組成：
1) 迭代器角色（Iterator）：迭代器角色負責定義訪問和遍曆元素的介面。
2) 具體迭代器角色（Concrete Iterator）：具體迭代器角色要實現迭代器介面，並要記錄遍曆中的當前位置。
3) 容器角色（Container）：容器角色負責提供建立具體迭代器角色的介面。
4) 具體容器角色（Concrete Container）：具體容器角色實現建立具體迭代器角色的介面——這個具體迭代器角色於該容器的結構相關。
迭代器模式的類圖如下：

從結構上可以看出，迭代器模式在客戶與容器之間加入了迭代器角色。迭代器角色的加入，就可以很好的避免容器內部細節的暴露，而且也使得設計符號“單一職責原則”。
注意，在迭代器模式中，具體迭代器角色和具體容器角色是耦合在一起的——遍曆演算法是與容器的內部細節緊密相關的。為了使客戶程式從與具體迭代器角色耦合的困境中脫離出來，避免具體迭代器角色的更換給客戶程式帶來的修改，迭代器模式抽象了具體迭代器角色，使得客戶程式更具一般性和重用性。這被稱為多態迭代。
三、 舉例
由於迭代器模式本身的規定比較鬆散，所以具體實現也就五花八門。我們在此僅舉一例，根本不能將實現方式一一呈現。因此在舉例前，我們先來列舉下迭代器模式的實現方式。
1．迭代器角色定義了遍曆的介面，但是沒有規定由誰來控制迭代。在Java collection的應用中，是由客戶程式來控制遍曆的進程，被稱為外部迭代器；還有一種實現方式便是由迭代器自身來控制迭代，被稱為內部迭代器。外部迭代器要比內部迭代器靈活、強大，而且內部迭代器在java語言環境中，可用性很弱。
2．在迭代器模式中沒有規定誰來實現遍曆演算法。好像理所當然的要在迭代器角色中實現。因為既便於一個容器上使用不同的遍曆演算法，也便於將一種遍曆演算法應用於不同的容器。但是這樣就破壞掉了容器的封裝——容器角色就要公開自己的私人屬性，在java中便意味著向其他類公開了自己的私人屬性。
那我們把它放到容器角色裡來實現好了。這樣迭代器角色就被架空為僅僅存放一個遍曆當前位置的功能。但是遍曆演算法便和特定的容器緊緊綁在一起了。
而在Java Collec......餘下全文>>
 
JAVA中Iterator方法中有兩種取值方法，例如Iterator<Student> it = listiterator();

Iterator由集合類通過Factory 方法產生，方法中記錄的存取方式有兩種，一種是順序儲存，另一個是連結儲存。如果你用for（int i）【這裡比如for中的變數是i】然後get，i的值越就越慢（因為對于越往後面的值他都要統統找一邊，知道找到那個下標為i的），但是用next就不一樣，不後你的值有多大多深，他的next指標永遠指向當前位置的下一個。比如你要找第1W個的那個值，你用for到9999的時候（9999之前的所有消耗暫且忽略不算）準備找第10000個了，現在確定是要找下標為10000的。雖然現在到了9999，但是他還是要從頭找，如果是next，因為現在已經到了9999，而他的下一個剛好是10000，就很快。給你個例子，放了10層書，我現在你找到了第9層數數學，我要第十層的那本書，第一種的話，你已然要從頭開始1，2，3層的數到第10層，但是next的話，你就知道哦，下一個就是我要的。（之前的那個10是用其他外部變數迴圈的來的，next就迭代器內部的）水平有限，不知道說的對不對。我是這樣理解的。呵呵

你應該這樣問，集合的get方法遍曆值和用集合的迭代器遍曆值，他們的利與弊。