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迭代器

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提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素,而又不需要暴露该对象的内部表示。

迭代器模式(Iterator)实际上在Java的集合类中已经广泛使用了。我们以List为例,要遍历ArrayList,即使我们知道它的内部存储了一个Object[]数组,也不应该直接使用数组索引去遍历,因为这样需要了解集合内部的存储结构。如果使用Iterator遍历,那么,ArrayListLinkedList都可以以一种统一的接口来遍历:

List<String> list = ...
for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext(); ) {
    String s = it.next();
}

实际上,因为Iterator模式十分有用,因此,Java允许我们直接把任何支持Iterator的集合对象用foreach循环写出来:

List<String> list = ...
for (String s : list) {

}

然后由Java编译器完成Iterator模式的所有循环代码。

虽然我们对如何使用Iterator有了一定了解,但如何实现一个Iterator模式呢?我们以一个自定义的集合为例,通过Iterator模式实现倒序遍历:

public class ReverseArrayCollection<T> implements Iterable<T> {
    // 以数组形式持有集合:
    private T[] array;

    public ReverseArrayCollection(T... objs) {
        this.array = Arrays.copyOfRange(objs, 0, objs.length);
    }

    public Iterator<T> iterator() {
        return ???;
    }
}

实现Iterator模式的关键是返回一个Iterator对象,该对象知道集合的内部结构,因为它可以实现倒序遍历。我们使用Java的内部类实现这个Iterator

public class ReverseArrayCollection<T> implements Iterable<T> {
    private T[] array;

    public ReverseArrayCollection(T... objs) {
        this.array = Arrays.copyOfRange(objs, 0, objs.length);
    }

    public Iterator<T> iterator() {
        return new ReverseIterator();
    }

    class ReverseIterator implements Iterator<T> {
        // 索引位置:
        int index;

        public ReverseIterator() {
            // 创建Iterator时,索引在数组末尾:
            this.index = ReverseArrayCollection.this.array.length;
        }

        public boolean hasNext() {
            // 如果索引大于0,那么可以移动到下一个元素(倒序往前移动):
            return index > 0;
        }

        public T next() {
            // 将索引移动到下一个元素并返回(倒序往前移动):
            index--;
            return array[index];
        }
    }
}

使用内部类的好处是内部类隐含地持有一个它所在对象的this引用,可以通过ReverseArrayCollection.this引用到它所在的集合。上述代码实现的逻辑非常简单,但是实际应用时,如果考虑到多线程访问,当一个线程正在迭代某个集合,而另一个线程修改了集合的内容时,是否能继续安全地迭代,还是抛出ConcurrentModificationException,就需要更仔细地设计。

练习

使用Iterator模式实现集合的倒序遍历

小结

Iterator模式常用于遍历集合,它允许集合提供一个统一的Iterator接口来遍历元素,同时保证调用者对集合内部的数据结构一无所知,从而使得调用者总是以相同的接口遍历各种不同类型的集合。


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