小白学Java：迭代器原来是这么回事

前文传送门：Enumeration
上一篇，我们谈到了那个古老的迭代器Enumeration，还谈到了取代他的新迭代器——Iterator。相比于以往，这个新物种又有哪些优点呢？

迭代器这个词，在没查找许多资料之前，我只知道个大概，我知道它可以用来遍历集合，但是至于它其中的奥妙，并没有做深究。本篇文章关于Iterator迭代器做了小小的总结，巩固学习，如果有理解错误，或叙述不当之处，还望大家评论区批评指针。

迭代器概述

官方文档对Iterator的解释是：

• 它取代了Enumeration。
• 它作用于任何一个Collection。
• 它增加了remove的功能。
• 它优化了方法命名。

不行不行，这描述也太简略了，我继续查找资料：

• 迭代器本身是个对象，创建迭代器的代价很小，通常被称为轻量级对象。
• 迭代器其实也是一种设计模式，它提供了一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，但又不暴露该对象的内部表示。

迭代器设计模式

针对以上种种，我充满了好奇，于是在复杂的继承关系里画了又画，最终才渐渐理清集合中所谓迭代器模式的体现，暂时以ArrayList为例：

• 定义了一个迭代器的接口Iterator，里面定义了迭代器的功能，但并没有提供实现。
• 定义了一个聚集接口Iterable，里面的iterator()抽象方法，表明返回一个针对类型T的迭代器。此时将Iterable和Iterator联系了起来。
• 我们知道聚集接口被许多接口所扩展，定义相同的方法，Collection接口就是其一，所以说，迭代器针对于所有集合都有效。
• 我们以集合的具体类ArrayList为例，暂时忽略之间的继承关系，ArrayList显然提供了抽象方法iterator()的具体实现，我们查看源码发现，它的返回值是一个Itr对象。
• 这个Itr其实是ArrayList的一个内部类，它提供了迭代器接口的具体实现（当然不一定是内部类），这样所有东西都联系在了一起。

Iterator定义的方法

• hasNext():boolean 判断下一个元素还有没有，有就是true。
• next(): E 返回序列中的下一个元素。

通过查看源码，我发现，在这个Itr这个实现类中，定义了两个指针：cursor和lastRet。（还有个属性为expectedModCount初始化为ArrayList的版本号modCount，这部分与fail-fast机制相关，之后会再提）而cursor初始为0，与专门用来和集合元素数目size做比较的。而lastRet初始化为-1，如果成功执行next操作，将会加1变成0，也就是上面说的“下一个元素”可想而知，可以把lastRet认为是初始化为第一个元素之前的指针，和将要返回的值的索引相同，这样会好记一些。

除了上面两个方法，JDK1.8新增了两个方法，也是体现处它与老迭代器不同的新优势：支持了删除操作。

• remove():void 将新近返回的元素删除。
  需要注意的是：remove方法没有新近返回的元素，也就是说lastRet<0，会抛出异常。如果移除成功，让cursor往回退一格，lastRet重置为-1。

• forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer)：void 这个是JDK1.8中Iterator新增的默认方法：对剩余的元素执行指定的操作。
  可能不太好理解：我们通过测试来说明一下：

    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
    //创建一个Iterator对象
    Iterator<Integer> it = list.iterator();
    //返回第一个值
    System.out.print(it.next()+" ");

测试结果很明显，只输出了第一个元素：1。
我们继续在原代码的基础上我们的新方法：

    it.forEachRemaining(new Consumer<Integer>() {
        @Override
        public void accept(Integer integer) {
            System.out.print(integer+" ");
        }
    });

测试结果为：1 2 3，在原来的基础上，把剩下的元素都打印了出来。而这个新增的方法，其实和我们熟悉的这个是一样的：

    while(it.hasNext()){
        System.out.print(it.next()+" ");
    }

值得一提的是：我们之前学习的增强for循环，在底层其实就是运用了Iterator，我通过IDE的debug调试功能，发现在调用运行到增强for循环时，自动调用了集合的iterator()方法，返回了一个Iterator的实现类实例。

迭代器：统一方式

通过对Iterator中定义方法的学习，我们大概知道了迭代器的用途，就是从前向后一个一个遍历元素，而无视其内部结构。欸，遍历我都懂，可无视结构在哪里体现啊？别急，下面来看一个例子，让我们无视两个不同集合的结构：

首先我们定义一个方法，它可以接收一个迭代器对象：

    public static void display(Iterator<?> T){
        while(T.hasNext()){
            System.out.print(T.next());
        }
    }

然后我们创建两个不一样的集合，一个是ArrayList，一个是HashSet，本身是无序的，我们接下来应该会做相应的源码学习。

        //ArrayList 有序
        List<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("天");
        list.add("乔");
        list.add("巴");
        list.add("夏");
        //HashSet 无序
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        set.add(11);
        set.add(22);
        set.add(33);
        set.add(44);
        display(list.iterator());//天 乔 巴 夏
        System.out.println();
        display(set.iterator());//33 22 11 44

可以看出来，两个不同集合的迭代器传入display方法之后，都能用一种相同的方式访问集合中的元素。
通过上面的一顿分析，我们可以确定，迭代器这玩意儿，统一了访问容器的方式。

Iterator的总结

• Iterator支持从前向后顺次遍历，统一了对不同集合里元素的操作。
• 还在Enumeration的基础上，简化了命名，而且Enumeration并不是对所有集合都适用。
• 四大技能增删改查，虽然支持删和查，但不支持增和改。
• 只支持单向迭代，某些情况下不是很灵活。（ListIterator可以支持双向，但只支持List类型）

最后，关于迭代器，还有一部分内容，在日后会做总结。
参考资料：《大话设计模式》、《Java编程思想》