Java迭代器【设计模式之迭代器模式】

目录

一.前言

二.正文

1.我写的类为什么不能使用增强for(迭代器遍历)

2.代码健全性——迭代器常见的两个Exception

1.NoSuchElementException

2.ConcurrentModificationException

三.后言

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一.前言

本篇面向对象主要为和我一样的小白，主要是对迭代器模式的浅析和实现，会以大家最常见的ArrayList作为举例也会带着大家去分析一下源码，为了便于理解尽量口语化

本篇采用Kotlin代码，但以Java源码进行解析，因为首先最近实习一直在用Kotlin，其次这两个语言真的太像了，甚至源码都能说很多一样，想让大家可以注意到这门语言。

Kotlin 是一种在 Java 虚拟机（JVM）上运行的静态类型编程语言，由 JetBrains 开发，Kotlin 代码更为简洁，减少了样板代码，能让开发者以更少的代码实现相同功能。

二.正文

1.我写的类为什么不能使用增强for(迭代器遍历)

增强for循环相信大家都写过，如下图:

这样我们可以访问list中的每一个元素，接下来我们定义一个Student类来试试

Student类中有name和age两个属性 

下图可以看到我们对student对象使用增强for失败了，那这是为什么呢，那么，我们就要去ArrayList里面找找原因了，去找找这个for ArrayList实现的上级接口是Collection:

可以看到Collection继承了Iterable接口，我们接近跟进，我们找到了增强for，这段英文的大概意思是实现了这个接口那么对象就可以使用增强for

那好办了，那我就让Student类实现这个接口试试呗，泛型就随便填个String，继承这个接口需要重写iterator方法，这个方法返回Iterator对象，返回的这个其实就是迭代器对象

我们跟进 Iterator接口，可以看到里面有next方法和hasNext方法

而我们又知道增强for循环的另一种写法也就是迭代器遍历（增强for的底层就是调用迭代器遍历），看两个函数的返回类型我们就可以猜到，hasNext函数返回布尔类型用于循环判断条件，next用于拿取元素，那我们先写一个迭代器遍历的代码，然后来简单看看ArrayList是怎么实现这几个方法的

进入iterator方法，可以看到iterator方法返回了一个对象

这个对象是ArrayList的一个内部类，也就是说ArrayList通过调用iterator方法获取迭代器其实是得到了Itr对象，这个内部类实现了Iterator接口，所以重写了next方法和hasNext方法，不必了解太多，后面再分析源码，你只要知道这里的hastNext在判断是否越界，next方法用于返回当前访问到的元素，cursor就是一个变量来表示访问到了第几个元素

那思路就清晰啦，我来给你梳理一下:增强for循环就是迭代器遍历，想要对象可以进行迭代器遍历，就要相应的类实现Iterable接口，表示可迭代的，实现了这个接口就要重写iterator方法，这个方法是用于暴露到外界来获取迭代器对象的，所以我们肯定要有一个类来表示迭代器对象，在这里定义成内部类再合适不过啦，定义的内部类迭代器对象需要实现Iterator接口，重写两个函数来表示迭代器的具体实现逻辑。

这种实现方式将很多信息隐藏在底层，这里就要扯出迭代器模式的概念了，如下:

迭代器模式是一种行为型设计模式，它提供了一种统一的方式来访问集合对象中的元素，而不是暴露集合内部的表示方式。简单地说，就是将遍历集合的责任封装到一个单独的对象中，我们可以按照特定的方式访问集合中的元素。

 那我们就可以自己给Student实现迭代器功能，比如说来访问Student类的对象的每一个属性的值如下图，我们让Student的iterator方法返回我们定义的一个实现了Iterator接口的内部类StudentIterator，为了不报错，需要重写hasNext和next两个方法

这里的思路很简单啦（代码健全性先暂不考虑，我们先简单实现逻辑，之后慢慢来盘哈），我们定义三个变量，elementArray用来表示外部类的每个属性，这里为数组类型，泛型为Field，这里的Field全类名为java.lang.reflect.Field，看到reflect你可能猜到，这里的elementArray是通过反射拿到的，这里采用反射来拿信息，就不用内外类交互了。arrayLength是属性数组的长度，count是指针，用来表示遍历到第几个元素了，然后再init代码块中初始化变量

 这里注意一下，elementArray表示的是Student类的每个属性名，而不是值，为了接下来的讲解不会让某些点让大家感到疑惑，我这边展示一下反射拿到属性每个值的代码:

接下来我们实现next方法，上图中我们可以看到反射拿取值element.get（student），element我们已经有了，就在数组里，对象怎么拿到？别忘了Student类是返回了一个StudentIterator对象回去，那我们我可以利用构造函数传递呀，则hasNext实现如下两图: 

2.代码健全性——迭代器常见的两个Exception

1.NoSuchElementException

换句话就是数组越界了，有人疑惑了，不是？我hasNext判断了啊，而且next里指针每次就加一，这些代码符合迭代器模式，都在底层没暴露出去，外界修改不了指针的值呀，怎么会越界，你这种想法是建立在调用一次hasNext后只调用一次next，如下图代码:集合内只有5个元素，但调用了多次next

我们可以看到ArrayList源码中就在next中做了判断:

所以我们也做个判断，让我们的StudentIterator代码更加健全: 

2.ConcurrentModificationException

从英文字面上理解就是在遍历过程中对集合进行了修改，当然这里所说的修改是指手动删除添加元素（Iterator其实在内部提供了一个remove方法让我们安全得删除元素），也就是改变集合的长度，写过迭代器的朋友肯定知道这个报错，让我们来看看ArrayList源码中在哪抛的这个错误

跟进如下图，我们这里是浅析就不分析每个变量，下面的代码就是在判断集合长度是否变化了，在这里你肯定很疑惑，为什么要做这个判断？

这个问题我之前也想了一会，我来给一种说法，看如下代码，假如遍历到的元素为5，就添加一个5到集合元素中去，我们知道，集合的底层实现其实就是个数组，假如我们添加元素是将元素添加到最后面，那么这个迭代遍历永远不会结束，假如我们是把元素添加到前面，那每次添加元素意味着数组要移位一次，假如数组很大，时间复杂度是不小的，所以我想这个错误是为了避免这些极端情况

三.后言

好啦，看到这我相信你已经能得心应手得实现一个迭代器啦，也懂了一部分集合源码，ArrayList的源码就不说啦，因为上面所有内容就算讲了一遍了，第二个错误的健全代码也不说啦，我希望你自己去看源码自己实现，也挺简单的，第一次开坑设计模式系列，看大家喜不喜欢这类小白文再考虑要不要实习期间花时间更新吧，有问题欢迎在评论区交流，我也是初学者，共勉