Java中的Iterable與Iterator的詳細介紹

這篇文章帶給大家的內容是關於Java中的Iterable與Iterator的詳細介紹，有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有幫助。

在Java中，我們可以對List集合進行以下幾種方式的遍歷：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(5);
list.add(23);
list.add(42);
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.print(list.get(i) + ",");
}

Iterator it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    System.out.print(it.next() + ",");
}

for (Integer i : list) {
    System.out.print(i + ",");
}

第一種就是普通的for循環，第二種為迭代器遍歷，第三種是for each循環。後面兩種方式涉及Java中的iterator和iterable對象，接下來我們來看看這兩個物件的差異以及如何在自訂類別中實作for each循環。

Iterator與Iterable

iterator為Java中的迭代器對象，是能夠對List這樣的集合進行迭代遍歷的底層依賴。而iterable介面裡定義了回傳iterator的方法，相當於對iterator的封裝，同時實作了iterable介面的類別可以支援for each迴圈。

iterator內部細節

jdk中Iterator介面主要方法如下：

public interface Iterator<E> {
    boolean hasNext();
    E next();
}

iterator透過上述兩個方法定義了對集合迭代存取的方法，而具體的實作方式依賴不同的實作類，具體的集合類別實作Iterator介面中的方法以實現迭代。

可以發現，在List中並沒有實作Iterator接口，而是實作的Iterable介面。進一步觀察Iterable介面的源碼可以發現其只是回傳了一個Iterator物件。

public interface Iterable<T> {
  Iterator<T> iterator();
}

所以我們可以使用以下方式來對List進行迭代了（透過呼叫iterator()方法）

Iterator it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    System.out.print(it.next() + ",");
}

同時實作了Iterable介面的還可以使用for each迴圈。

for each原理

其實for each循環內部也是依賴Iterator迭代器，只不過Java提供的語法糖，Java編譯器會將其轉換為Iterator迭代器方式遍歷。我們對以下for each迴圈進行反編譯：

 for (Integer i : list) {
       System.out.println(i);
   }

反編譯後：

Integer i;
for(Iterator iterator = list.iterator(); iterator.hasNext(); System.out.println(i)){
        i = (Integer)iterator.next();        
    }

可以看到Java的for each增強循環是透過iterator迭代器方式實現的。

深入探討Iterable與Iterator關係

有個問題，為什麼不直接將hasNext()，next()方法放在Iterable介面中，其他類別直接實作就可以了？

原因是有些集合類別可能不只一種遍歷方式，實作了Iterable的類別可以再實作多個Iterator內部類，例如LinkedList中的ListItr和DescendingIterator兩個內部類，就分別實現了雙向遍歷和逆序遍歷。透過返回不同的Iterator實現不同的遍歷方式，這樣更加靈活。如果把兩個介面合併，就沒辦法回傳不同的Iterator實作類別了。 ListItr相關原始碼如下：

    public ListIterator<E> listIterator(int index) {
        checkPositionIndex(index);
        return new ListItr(index);
    }

    private class ListItr implements ListIterator<E> {
        ...
        ListItr(int index) {
            // assert isPositionIndex(index);
            next = (index == size) ? null : node(index);
            nextIndex = index;
        }

        public boolean hasNext() {
            return nextIndex < size;
        }
        ...

如上所示可以透過呼叫list.listIterator()方法傳回iterator迭代器（list.iterator()只是其預設實現)

DescendingIterator原始碼如下：

    public Iterator<E> descendingIterator() {
        return new DescendingIterator();
    }
    private class DescendingIterator implements Iterator<E>     {
        private final ListItr itr = new ListItr(size());
        public boolean hasNext() {
            return itr.hasPrevious();
        }
        public E next() {
            return itr.previous();
        }
        public void remove() {
            itr.remove();
        }
    }

同樣可以透過list.descendingIterator()使用該迭代器。

實作自己的迭代器

我們現在有一個自訂類別ArrayMap，現在如果對其進行如下for each遍歷：

ArrayMap<String, Integer> am = new ArrayMap<>();
am.put("hello", 5);
am.put("syrups", 10);

for (String s: am) {
   System.out.println(s);
}

由於我們並沒有實作hashNext和next抽象方法，所以無法對其進行遍歷。

自訂迭代器類別

我們首先自訂一個迭代器類別實作hashNext和next方法，並將其作為ArrayMap的內部類，相關程式碼如下:

   public class KeyIterator implements Iterator<K> {
        private int ptr;

        public KeyIterator() {
            ptr = 0;
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return (ptr != size);
        }

        @Override
        public K next() {
            K returnItem = keys[ptr];
            ptr += 1;
            return returnItem;
        }
    }

可以看到我們在next中指定的遍歷規則是根據ArrayMap的key值進行遍歷。有了上述迭代器類，我們就可以使用iterator方式在外部對其進行遍歷了，遍歷程式碼如下：

ArrayMap<String, Integer> am = new ArrayMap<>();
am.put("hello", 5);
am.put("syrups", 10);
ArrayMap.KeyIterator ami = am.new KeyIterator();
while (ami.hasNext()) {
    System.out.println(ami.next());
}

如上所示，透過建立KeyIterator物件進行迭代存取（注意外部類別建立內部類對象的方式）。

支援for each循環

現在還不能支援for each循環訪問，因為我們還沒有實現iterable接口，首先在ArrayMap中實現Iterable接口：

public class ArrayMap<K, V> implements Iterable<K> {

    private K[] keys;
    private V[] values;
    int size;

    public ArrayMap() {
        keys = (K[]) new Object[100];
        values = (V[]) new Object[100];
        size = 0;
    }
  ....
}

#然後重寫iterator()方法，並在其中返回我們自己的迭代器物件(iterator)

    @Override
    public Iterator<K> iterator() {
        return new KeyIterator();
    }

注意我們自訂的KeyIterator類別必須實作Iterator接口，否則在iterator()方法中返回的類型不匹配。

以上是Java中的Iterable與Iterator的詳細介紹的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！