Javaコレクションの実装方法 Iterator反復

Java コレクションを反復するために、JDK が提供する反復インターフェースをよく使用します。

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

実際、反復は単にトラバーサルとして理解できます。これは、さまざまなコンテナー内のすべてのオブジェクトを走査するための標準化されたメソッド クラスであり、非常に典型的な設計パターンです。 Iterator パターンは、コレクション クラスを反復処理するための標準のアクセス方法です。さまざまなタイプのコレクション クラスからアクセス ロジックを抽象化できるため、コレクションの内部構造がクライアントに公開されるのを回避できます。 これはイテレータがない場合のやり方です。次のように:

配列の場合、添字を使用して処理します:

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

ArrayList の場合、次のように処理されます:

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

これら 2 つのメソッドでは、コレクションの内部構造が常にわかります。 Advance では、アクセス コードとコレクション自体が密接に結合されており、アクセス ロジックをコレクション クラスおよびクライアント コードから分離することはできません。同時に、各コレクションはトラバーサル メソッドに対応し、クライアント コードを再利用することはできません。 実際のアプリケーションでは、上記 2 つのセットを統合するのは非常に面倒です。そこで、上記の問題を解決するために、常に同じロジックを使用してコレクションを走査する Iterator モードが誕生しました。これにより、クライアント自体がコレクションの内部構造を維持する必要がなくなり、すべての内部状態が Iterator によって維持されます。クライアントはコレクション クラスを直接処理することはなく、常に Iterator を制御し、「forward」、「backward」、および「get the current element」コマンドを送信して、コレクション全体を間接的に走査します。

上記は Iterator パターンの簡単な説明です。Java の Iterator インターフェイスを見て、それがどのように実装されているかを見てみましょう。

1. java.util.Iterator

Java では、Iterator は反復のための基本的なルールのみを提供するインターフェイスです。JDK では、コレクションを反復するための反復子として定義されます。イテレータは、Java Collections Framework の列挙を置き換えます。イテレータと列挙型には 2 つの違いがあります:

1. イテレータを使用すると、呼び出し元は反復中に明確に定義されたセマンティクスを使用して、イテレータが指すコレクションから要素を削除できます。

2.メソッド名が改善されました。

インターフェイスは次のように定義されています:

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

その中には:

Object next(): イテレータが渡したばかりの要素への参照を返します。戻り値は Object であり、これにキャストする必要があります。必要な型

boolean hasNext(): コンテナ内にアクセス可能な要素がまだあるかどうかを確認します

void Remove(): イテレータが通過したばかりの要素を削除します

私たちの場合、通常は使用する必要があるのはnext()、hasNext() 2 つのメソッドで反復を完了できます。

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

前に説明したように、Iterator にはコレクションの内部結果を知る必要がないという大きな利点があります。コレクションの内部構造と状態は、統一されたメソッドを通じて Iterator によって維持されます。 hasNext() と next() を使用して次の要素を判断して取得するために、特定の内部実装を気にする必要はありません。しかし、資格のあるプログラマーとして、Iterator の実装を理解することは非常に必要です。 ArrayList のソースコードを解析してみましょう。

2. コレクションごとの Iterator の実装

ArrayList の Iterator 実装を分析しましょう。実際、ArrayList、Hashset、TreeSet のデータ構造と内部実装を理解していれば、 Iterator をどのように実装するか。 ArrayList の内部実装では配列が使用されるため、対応する位置のインデックスを記録するだけで済み、そのメソッドの実装は比較的簡単です。

2.1. ArrayList の Iterator 実装

ArrayList 内で、まず次のように Iterator インターフェースを実装する内部クラス Itr を定義します:

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

そして ArrayList の iterator() メソッド実装:

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

それではArrayList.iterator() メソッドを使用して返される は Itr() 内部クラスなので、ここで注意する必要があるのは Itr() 内部クラスの実装です:

Itr 内には 3 つの int 型変数が定義されています: カーソル、lastRet、expectedModCount。このうち、cursorは次の要素のインデックス位置を表し、lastRetは前の要素のインデックス位置を表します

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

cursorとlastRetの定義からわかるように、lastRetは常にcursorより1小さいので、 hasNext()の実装方法は非常に簡単で、CursorとlastRetが等しいかどうかを判断するだけで済みます。

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

next() の実装は実際には比較的単純で、カーソルのインデックス位置にある要素を返し、カーソルと lastRet

public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor; //记录索引位置
if (i >= size) //如果获取元素大于集合元素个数，则抛出异常
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处元素
}

を変更するだけです。

checkForComodification() 主要用来判断集合的修改次数是否合法，即用来判断遍历过程中集合是否被修改过。modCount 用于记录 ArrayList 集合的修改次数，初始化为 0，，每当集合被修改一次（结构上面的修改，内部update不算），如 add、remove 等方法，modCount + 1，所以如果 modCount 不变，则表示集合内容没有被修改。该机制主要是用于实现 ArrayList 集合的快速失败机制，在 Java 的集合中，较大一部分集合是存在快速失败机制的，这里就不多说，后面会讲到。所以要保证在遍历过程中不出错误，我们就应该保证在遍历过程中不会对集合产生结构上的修改（当然 remove 方法除外），出现了异常错误，我们就应该认真检查程序是否出错而不是 catch 后不做处理。

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

对于 remove() 方法的是实现，它是调用 ArrayList 本身的 remove() 方法删除 lastRet 位置元素，然后修改 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();
}
}

以上所述是小编给大家介绍的Java集合Iterator迭代的实现方法，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对PHP中文网的支持！

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