Windows环境下JDK内置迭代器的简介

我是荔园微风，作为一名在IT界整整25年的老兵，今天讨论一下Windows环境下JDK内置迭代器。

相信大家已经注意到，为了让广大程序员能够更加方便地操作聚合对象，在Java、C#等编程语言中都提供了内置迭代器。

如果对这种迭代器还不了解，可以看我之前的一篇贴子：

Windows环境下实现设计模式——迭代器模式（JAVA版）

如果有JAVA和C#开发经验的同学，一定会注意到，在Java集合框架中，常用的List和Set等聚合类都继承或实现了java.util.Collection接口，在Collection接口中声明了如下方法： 

package java.util;public interface Collection<E> extends Iterable<E> {……boolean add(Object c);boolean addAll(Collection c);boolean remove(Object o);boolean removeAll(Collection c);boolean remainAll(Collection c); Iterator iterator();……
}

除了包含一些增加元素和删除元素的方法外，还提供了一个iterator()方法，用于返回一个Iterator迭代器对象，以便遍历聚合中的元素；具体的Java聚合类可以通过实现该iterator()方法返回一个具体的Iterator对象。JDK中定义了抽象迭代器接口Iterator，代码如下所示：

package java.util;public interface Iterator<E> {boolean hasNext();E next();void remove();
}

其中，hasNext()用于判断聚合对象中是否还存在下一个元素，为了不抛出异常，在每次调用next()之前需先调用hasNext()，如果有可供访问的元素，则返回true；next()方法用于将游标移至下一个元素，通过它可以逐个访问聚合中的元素，它返回游标所越过的那个元素的引用；remove()方法用于删除上次调用next()时所返回的元素。

Java迭代器工作原理就是在第一个next()方法被调用时，迭代器游标由“元素1”与“元素2”之间移至“元素2”与“元素3”之间，跨越了“元素2”，因此next()方法将返回对“元素2”的引用；在第二个next()方法被调用时，迭代器由“元素2”与“元素3”之间移至“元素3”和“元素4”之间，next()方法将返回对“元素3”的引用，如果此时调用remove()方法，即可将“元素3”删除。

如下代码片段可用于删除聚合对象中的第一个元素：

Iterator iterator = collection.iterator();   //collection是已实例化的聚合对象
iterator.next();	 	// 跳过第一个元素
iterator.remove(); 	// 删除第一个元素

需要注意的是，在这里，next()方法与remove()方法的调用是相互关联的。如果调用remove()之前，没有先对next()进行调用，那么将会抛出一个IllegalStateException异常，因为没有任何可供删除的元素。如下代码片段可用于删除两个相邻的元素：

iterator.remove();
iterator.next();  //如果删除此行代码程序将抛异常
iterator.remove();  

在上面的代码片段中如果将代码iterator.next();去掉则程序运行抛异常，因为第二次删除时将找不到可供删除的元素。

在JDK中，Collection接口和Iterator接口充当了迭代器模式的抽象层，分别对应于抽象聚合类和抽象迭代器，而Collection接口的子类充当了具体聚合类，下面以List为例加以说明，下面列出了JDK中部分与List有关的类及它们之间的关系：
 

在JDK中，实际情况要复杂很多，在上中，List接口除了继承Collection接口的iterator()方法外，还增加了新的工厂方法listIterator()，专门用于创建ListIterator类型的迭代器，在List的子类LinkedList中实现了该方法，可用于创建具体的ListIterator子类ListItr的对象，代码如下所示：
 

public ListIterator<E> listIterator(int index) {return new ListItr(index);
}

 listIterator()方法用于返回具体迭代器ListItr类型的对象。在JDK源码中，AbstractList中的iterator()方法调用了listIterator()方法，如下代码所示：

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

客户端通过调用LinkedList类的iterator()方法，即可得到一个专门用于遍历LinkedList的迭代器对象。

在Java语言中，我们可以直接使用JDK内置的迭代器来遍历聚合对象中的元素，下面的代码演示了如何使用Java内置的迭代器：

import java.util.*;class IteratorDemo {public static void process(Collection c) {Iterator i = c.iterator(); //创建迭代器对象//通过迭代器遍历聚合对象while(i.hasNext()) {System.out.println(i.next().toString());}}public static void main(String args[]) {Collection persons;persons = new ArrayList(); //创建一个ArrayList类型的聚合对象persons.add("员工1");persons.add("员工2");persons.add("员工3");persons.add("员工4");persons.add("员工5");persons.add("员工2");process(persons);}
}

在静态方法process()中使用迭代器Iterator对Collection对象进行处理，该代码运行结果如下：

员工1

员工2

员工3

员工4

员工5

员工2

如果需要更换聚合类型，如将List改成Set，则只需更换具体聚合类类名，如将上述代码中的ArrayList改为HashSet，则输出结果如下：

员工3

员工1

员工4

员工2

员工5

在HashSet中合并了重复元素，并且元素以随机次序输出，其结果与使用ArrayList不相同。由此可见，通过使用迭代器模式，使得更换具体聚合类变得非常方便，而且还可以根据需要增加新的聚合类，新的聚合类只需要实现Collection接口，无须修改原有类库代码，符合“开闭原则”。
 

各位小伙伴，这次我们就说到这里，下次我们再深入研究windows环境下的各类设计模式实现。

作者简介：荔园微风，1981年生，高级工程师，浙大工学硕士，软件工程项目主管，做过程序员、软件设计师、系统架构师，早期的Windows程序员，Visual Studio忠实用户，C/C++使用者，是一位在计算机界学习、拼搏、奋斗了25年的老将，经历了UNIX时代、桌面WIN32时代、Web应用时代、云计算时代、手机安卓时代、大数据时代、ICT时代、AI深度学习时代、智能机器时代，我不知道未来还会有什么时代，只记得这一路走来，充满着艰辛与收获，愿同大家一起走下去，充满希望的走下去。