Java 改良章 (第 30 章) -----イテレータ

Java で作業する私たちにとって、反復は決して馴染みのないものではありません。 Java コレクションを反復するには、JDK が提供する反復インターフェイ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、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 クラスであるトラバーサルとして単純に理解できます。これは、非常に典型的な設計パターンです。イテレータ パターンは、コレクション クラスを走査するための標準的なアクセス方法です。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。以下のように:

配列の場合は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
   }

は次のように処理されます。

りー

️どちらの方法でも、コレクションの内部構造は常に事前にわかっており、アクセス コードとコレクション自体は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 クラスやクライアント 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。したがって、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。クライアント自体はコレクションの内部構造を維持する必要はなく、すべての内部状態はイテレーター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 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 モードの簡単な説明です。以下では、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たかを見ていきます。

1. java.util.iterator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、呼び出し元は明確に定義されたセマンティクスを使用して、反復中に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。

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ます:

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

オブジェクト: next(): 要素への参照を返します。イテレータによって渡されただけです。戻り値 これはオブジェクトなので、必要な型にキャストする必要があります

boolean hasNext(): コンテナ内にまだアクセス可能な要素があるかどうかを判断しますだけが必要です。 Next () と Hasnext () の 2 つのメソッドを使用して反復を完了します。以下の通り:

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

        前面阐述了Iterator有一个很大的优点,就是我们不必知道集合的内部结果,集合的内部结构、状态由Iterator来维持，通过统一的方法hasNext()、next()来判断、获取下一个元素，至于具体的内部实现我们就不用关心了。但是作为一个合格的程序员我们非常有必要来弄清楚Iterator的实现。下面就ArrayList的源码进行分析分析。

二、各个集合的Iterator的实现

        下面就ArrayList的Iterator实现来分析，其实如果我们理解了ArrayList、Hashset、TreeSet的数据结构，内部实现，对于他们是如何实现Iterator也会胸有成竹的。因为ArrayList的内部实现采用数组，所以我们只需要记录相应位置的索引即可，其方法的实现比较简单。

2.1、ArrayList的Iterator实现

        在ArrayList内部首先是定义一个内部类Itr，该内部类实现Iterator接口，如下：

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

        而ArrayList的iterator()方法实现：

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

        所以通过使用ArrayList.iterator()方法返回的是Itr()内部类，所以现在我们需要关心的就是Itr()内部类的实现：

在Itr内部定义了三个int型的变量：cursor、lastRet、expectedModCount。其中cursor表示下一个元素的索引位置，lastRet表示上一个元素的索引位置

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

        从cursor、lastRet定义可以看出，lastRet一直比cursor少一所以hasNext()实现方法异常简单，只需要判断cursor和lastRet是否相等即可。

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

        对于next()实现其实也是比较简单的，只要返回cursor索引位置处的元素即可，然后修改cursor、lastRet即可，

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
        }

        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。在java提高篇（二一）-----ArrayList中已经阐述了。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();
            }
        }

        这里就对ArrayList的Iterator实现讲解到这里，对于Hashset、TreeSet等集合的Iterator实现，各位如果感兴趣可以继续研究，个人认为在研究这些集合的源码之前，有必要对该集合的数据结构有清晰的认识，这样会达到事半功倍的效果！！！！

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上記は Java 改良章 (第 30 章) の内容です -----Iterator の関連コンテンツの詳細については、PHP 中国語 Web サイト (www.php) を参照してください。 .cn)!