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一、iterator接口介绍
iterator接口, 也是汇合小家庭中的一员。和其余的 Map 和Collection接口不同，iterator 次要是为了不便遍历汇合中的所有元素，用于迭代拜访汇合中的元素，相当于定义了遍历元素的标准，而另外的 Map 和Collection接口次要是定义了存储元素的标准。
还记得么？之前说的 iterable 接口，有一个办法就是叫 iterator()，也是返回iterator 对象。
迭代：一直拜访汇合中元素的形式，取元素之前先判断是否有元素，有则取出来，没有则完结，一直循环这个过程，直到遍历完外面所有的元素。
接口定义的办法如下：
boolean hasNext(); // 是否有下一个元素
E next(); // 获取下一个元素
// 移除元素
default void remove() {throw new UnsupportedOperationException("remove");
}
// 对剩下的所有元素进行解决，action 则为解决的动作，意为要怎么解决
default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {Objects.requireNonNull(action);
while (hasNext())
action.accept(next());
}然而值得注意的是，汇合类的整体不是继承了 iterator 接口，而是继承了 iterable 接口，通过 iterable 接口的办法返回 iterator 的对象。值得注意的是，iterator的 remove() 办法，是迭代过程中 惟一平安 的批改汇合的办法，为何这样说？
如果应用 for 循环索引的形式遍历，删除掉一个元素之后，汇合的元素个数曾经变动，很容易出错。例如
for(int i=0;i<collection.size();i++){if(i==2){collection.remove(i);
}
}而 iterator 的remove()办法则不会出错，因为通过调用 hasNext() 和next()办法，对指针管制曾经解决得比较完善。
二、为什么须要 iterator 接口
首先，咱们晓得 iterator 接口是为了定义遍历汇合的标准，也是一种形象，把在不同汇合的遍历形式形象进去，这样遍历的时候，就不须要晓得不同汇合的内部结构。
为什么须要形象？
假如没有 iterator 接口, 咱们晓得，遍历的时候只能通过索引，比方
for(int i=0;i<array.size();i++){T item = array[i];
}这样一来，耦合水平比拟高，如果应用的数据结构变了，就要换一种写法，不利于保护已有的代码。如果没有 iterator, 那么客户端须要保护指针，相当于下放了权限，会造成肯定水平的凌乱。形象则是把遍历性能抽取进去，交给iterator 解决，客户端解决汇合的时候，交给更“业余”的它，it do it well.
三、iterator 接口相干接口
3.1 ListIterator
ListIterator继承于 Iterator 接口，性能更弱小，只能用于拜访各种 List 类型，应用 List 类型的对象 list，调用listIterator() 办法能够获取到一个指向 list 结尾的ListIterator
从下面图片接口看，这个接口具备拜访下一个元素，判断是否有下一个元素，是否有后面一个元素，判断是否有前一个元素，获取下一个元素的索引，获取上一个元素的索引，移除元素，批改元素，减少元素等性能。和一般的 Iterator 不一样的是,ListIterator的拜访指针能够向前或者向后挪动，也就是双向挪动。
boolean hasNext(); // 是否还有元素
E next(); // 获取下一个元素
boolean hasPrevious(); // 是否有上一个元素
E previous(); // 获取上一个元素
int nextIndex(); // 获取下一个索引
int previousIndex(); // 获取上一个索引
void remove(); // 移除
void set(E e); // 更新
void add(E e); // 增加元素测试代码如下：
List<String> list =
new ArrayList<String>(Arrays.asList("Book","Pen","Desk"));
// 把指针指向第一个元素
ListIterator<String> lit = list.listIterator(1);
while(lit.hasNext()){System.out.println(lit.next());
}
System.out.println("===================================");
// 指针指向最初一个元素列表中的最初一个元素批改 ChangeDesk。lit.set("ChangeDesk");
// 往前面遍历
while(lit.hasPrevious()){System.out.println(lit.previous());
}输入如下：
Pen
Desk
===================================
ChangeDesk
Pen
Book如果点开 ArrayList 的源码，看到与 ListIterator 相干的局部，咱们会发现其实 ArrayList 在底层实现了一个外部类 ListItr，继承了Itr, 实现了ListIterator 接口。这个 Itr 其实就是实现了 Iterator, 实现了根本的 List 迭代器性能，而这个ListItr 则是增强版的专门为 List 实现的迭代器。外面应用 cursor 作为以后的指针（索引），所有函数性能都是操作这个指针实现。
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {ListItr(int index) {super();
// 设置以后指针
cursor = index;
}
public boolean hasPrevious() {
// 不是第一个元素就表明有前一个元素
return cursor != 0;
}
// 获取下一个元素索引
public int nextIndex() {return cursor;}
// 获取后面一个元素索引
public int previousIndex() {return cursor - 1;}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
// 查看是否被批改
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
// 返回前一个元素
return (E) elementData[lastRet = i];
}
public void set(E e) {if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {ArrayList.this.set(lastRet, e);
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {checkForComodification();
try {
int i = cursor;
ArrayList.this.add(i, e);
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}咱们能够看到，在下面办法中，有很多校验，比方checkForComodification()，意为查看是否被批改，list 中的元素批改有可能导致数组越界。
3.2 SpitIterator
精确地来说，SpitIterator和 Iterator 并没有什么关系，只是两个性能上有相似。SpitIterator次要是定义类将汇合宰割成多个汇合，不便并行计算。
3.2.1 SpitIterator 源码办法解析
public interface Spliterator<T> {
// 程序解决每一个元素，参数是解决的动作，如果还有元素须要解决则返回 true，否则返回 false
boolean tryAdvance(Consumer<? super T> action);
// 顺次解决剩下的元素
default void forEachRemaining(Consumer<? super T> action) {do {} while (tryAdvance(action));
}
// 最重要的办法，用来宰割汇合
Spliterator<T> trySplit();
// 估算还有多少元素须要遍历解决
long estimateSize();
// 获取精确的元素，如果不能获取精确的，则会返回估算的
default long getExactSizeIfKnown() {return (characteristics() & SIZED) == 0 ? -1L : estimateSize();}
// 示意该 Spliterator 有哪些个性，这个像是个拓展性能，更好管制和优化 Spliterator 应用
int characteristics();
// 判断是否有哪些个性
default boolean hasCharacteristics(int characteristics) {return (characteristics() & characteristics) == characteristics;
}
// 如果这个 Spliterator 的源具备已排序的特色，那么这个办法将返回相应的比拟器。如果源按天然程序排序，则返回 // null。否则，如果源未排序，则抛出 IllegalStateException。default Comparator<? super T> getComparator() {throw new IllegalStateException();
}
public static final int ORDERED = 0x00000010;
public static final int DISTINCT = 0x00000001;
public static final int SORTED = 0x00000004;
public static final int SIZED = 0x00000040;
public static final int NONNULL = 0x00000100;
public static final int IMMUTABLE = 0x00000400;
public static final int CONCURRENT = 0x00001000;
public static final int SUBSIZED = 0x00004000;
}应用的办法例子如下：
public static void spliterator(){List<String> list = Arrays.asList("1", "2", "3","4","5","6","7","8","9","10");
// 获取可迭代器
Spliterator<String> spliterator = list.spliterator();
// 一个一个遍历
System.out.println("tryAdvance:");
spliterator.tryAdvance(item->System.out.print(item+" "));
spliterator.tryAdvance(item->System.out.print(item+" "));
System.out.println("\n-------------------------------------------");
// 顺次遍历剩下的
System.out.println("forEachRemaining:");
spliterator.forEachRemaining(item->System.out.print(item+" "));
System.out.println("\n------------------------------------------");
// spliterator1:0~10
Spliterator<String> spliterator1 = list.spliterator();
// spliterator1:6~10 spliterator2:0~5
Spliterator<String> spliterator2 = spliterator1.trySplit();
// spliterator1:8~10 spliterator3:6~7
Spliterator<String> spliterator3 = spliterator1.trySplit();
System.out.println("spliterator1:");
spliterator1.forEachRemaining(item->System.out.print(item+" "));
System.out.println("\n------------------------------------------");
System.out.println("spliterator2:");
spliterator2.forEachRemaining(item->System.out.print(item+" "));
System.out.println("\n------------------------------------------");
System.out.println("spliterator3:");
spliterator3.forEachRemaining(item->System.out.print(item+" "));
}- tryAdvance（）一个一个元素进行遍历
- forEachRemaining() 程序地分块遍历
- trySplit()进行分区造成另外的 Spliterator，应用在并行操作中，分进去的是后面一半，就是一直把后面一部分分进去
后果如下：
tryAdvance:
1 2
-------------------------------------------
forEachRemaining:
3 4 5 6 7 8 9 10
------------------------------------------
spliterator1:
8 9 10
------------------------------------------
spliterator2:
1 2 3 4 5
------------------------------------------
spliterator3:
6 7 还有一些其余的用法在这里就不列举了，次要是 trySplit()之后，能够用于多线程遍历。现实的时候，能够均匀分成两半，有利于并行计算，然而不是肯定平分的。
3.2.2 SpitIterator 外面哪些特色常量有什么用呢？
spliterator能够将其实现特色示意为同一接口中定义的一组常量。也就是咱们见到的 ORDERED,DISTINCT,SORTED,SIZED 之类的，这个意思是每一个实现类，都有本人的实现形式，实现形式不同，实现特色也不一样，比方 ArrayList 实现特色是 ORDERED,SIZED 和SUBSIZED, 这个咱们能够通过 characteristics() and hasCharacteristics() 来判断。例如：
public static void main(String[] args) throws Exception{List<String> list = new ArrayList<>();
Spliterator<String> s = list.spliterator();
System.out.println(s.characteristics());
if(s.hasCharacteristics(Spliterator.ORDERED)){System.out.println("ORDERED");
}
if(s.hasCharacteristics(Spliterator.DISTINCT)){System.out.println("DISTINCT");
}
if(s.hasCharacteristics(Spliterator.SORTED)){System.out.println("SORTED");
}
if(s.hasCharacteristics(Spliterator.SIZED)){System.out.println("SIZED");
}
if(s.hasCharacteristics(Spliterator.CONCURRENT)){System.out.println("CONCURRENT");
}
if(s.hasCharacteristics(Spliterator.IMMUTABLE)){System.out.println("IMMUTABLE");
}
if(s.hasCharacteristics(Spliterator.NONNULL)){System.out.println("NONNULL");
}
if(s.hasCharacteristics(Spliterator.SUBSIZED)){System.out.println("SUBSIZED");
}
}输入的后果是
16464
ORDERED
SIZED
SUBSIZED输入后果中的 16464 和其余的怎么挂钩的呢？其实咱们发现下面的 hasCharacteristics() 办法中，实现是 return (characteristics() & characteristics) == characteristics;，不难看出，这些状态是依据与运算来计算出来的。下面的后果也表明ArrayList 有ORDERED,SIZED和 SUBSIZED 这几个特色。
如果是 HashSet 则特色是 DISTINCT 和SIZED。
四、iterator 在汇合中的实现例子
iterator只是一个接口，相当于一个标准，所有的子类或者继承类实现的时候实践上应该恪守，然而不一样的继承类 / 子类会有不一样的实现。
4.1 iterator 在 ArrayList 的实现
iterator只是一个接口，一个标准，尽管外面有个别办法有默认实现，然而最重要也最丰盛的的，是它在子类中的实现与拓展，当初来看在 ArrayList 中的实现。ArrayList 并没有间接去实现 iterator 接口，而是通过外部类的形式来操作，外部类为Itr,
private class Itr implements Iterator<E> {
// 下一个元素的索引（指针）int cursor; // index of next element to return
// 最初一个元素指针索引
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
// 批改次数（版本号）int expectedModCount = modCount;
Itr() {}
// 是否有下一个元素
public boolean hasNext() {return cursor != size;}
// 下一个元素
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
// 安全检查
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
// 移除
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();
}
}
// 顺次解决剩下的元素
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {return;}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();}
// 安全检查，查看是否被批改
final void checkForComodification() {if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();}
}从下面的源码能够看到，很多对于被批改的查看，汇合会追踪批改（增删改）的次数（modCount 又称版本号），每一个迭代器会单独立保护一个计数器，在每次操作（增删改），查看版本号是否产生扭转，如果扭转，就会抛出 ConcurrentModificationException() 异样，这是一种平安爱护机制。
安全检查，疾速失败机制实现次要和变量 modCount，expectedModCount，以及一个checkForComodification() 办法无关，也就是 expectedModCount 是外部类的批改次数，从字面意思看是指实践上期待的批改次数，modCount是外部类的批改次数，创立的时候，会将 modCount 赋值给 expectedModCount，两者保持一致，如果在迭代的过程中，外部类的modCount 对不上 expectedModCount，n 那么就会抛出ConcurrentModificationException 异样。
4.2 iterator 在 HashMap 的实现
首先，HashMap外面定义了一个 HashIterator，为什么这样做呢？因为HashMap 存储构造的特殊性，外面有 Entry<key,value>，所以遍历就有三种状况，一个是 Key，一个是 Value，另一个就是 Entry, 这三个的迭代遍历都有相似性，所以这里依据形象准则，定义了一个 Hash 迭代器。
abstract class HashIterator {
// 下一个节点
Node<K,V> next;
// 以后节点
Node<K,V> current; // current entry
// 冀望批改次数
int expectedModCount; // for fast-fail
// 索引
int index; // current slot
HashIterator() {
expectedModCount = modCount;
Node<K,V>[] t = table;
current = next = null;
index = 0;
if (t != null && size > 0) {
// 指向第一个不为空的元素
do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
}
}
// 是否有下一个节点
public final boolean hasNext() {return next != null;}
// 获取下一个节点
final Node<K,V> nextNode() {Node<K,V>[] t;
Node<K,V> e = next;
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
if (e == null)
throw new NoSuchElementException();
if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
}
return e;
}
// 移除
public final void remove() {
Node<K,V> p = current;
if (p == null)
throw new IllegalStateException();
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
current = null;
K key = p.key;
removeNode(hash(key), key, null, false, false);
expectedModCount = modCount;
}
}之后别离定义KeyIterator,ValueIterator,EntryIterator, 继承于HashIterator，
// 遍历 key
final class KeyIterator extends HashIterator
implements Iterator<K> {public final K next() {return nextNode().key; }
}
// 遍历 value
final class ValueIterator extends HashIterator
implements Iterator<V> {public final V next() {return nextNode().value; }
}
// 遍历 entry
final class EntryIterator extends HashIterator
implements Iterator<Map.Entry<K,V>> {public final Map.Entry<K,V> next() {return nextNode(); }
}五、总结
以上的种种，对于Iterator，其实就是一个迭代器，可简略地了解为遍历应用，次要性能是指向一个节点，向前或者向后挪动，如果数据结构简单就须要多个迭代器，比方HashMap，能够防止多个迭代器之间相互影响。每一个迭代器都会有
expectedModCount 和 modCount，就是校验这个迭代过程中是否被批改，如果批改了，则会抛出异样。
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