Iterator迭代器

1. 集合的遍历方法

        List<Integer> list = new ArrayList<>() ;

        //1.索引遍历
        for (int i=0 ; i<list.size() ; i++){
            System.out.println(list.get(i));
        }

        //2.迭代器遍历
        Iterator iterator = list.iterator() ;
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

        //3.foreach遍历
        for (Integer integer : list) {
            System.out.println(integer);
        }

以上是集合的三种遍历方式，第一种遍历是最普通的遍历方式。迭代器遍历和foreach遍历都和Java中的Iterator和Iterable这两个接口有关系。

2. Iterator和Iterable的区别

package java.lang;

import java.util.Iterator;
import java.util.Objects;
import java.util.Spliterator;
import java.util.Spliterators;
import java.util.function.Consumer;

public interface Iterable<T> {

    Iterator<T> iterator();

    default void forEach(Consumer<? super T> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        for (T t : this) {
            action.accept(t);
        }
    }

    default Spliterator<T> spliterator() {
        return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);
    }
}

package java.util;

import java.util.function.Consumer;

public interface Iterator<E> {

    boolean hasNext();

    E next();

    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }

    default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        while (hasNext())
            action.accept(next());
    }
}

以上是Iterable和Iterator的接口源码

那么二者有什么关系呢：

Iterator 是 Java 集合类的遍历底层依赖，也就Java的迭代器对象。而Iterable 接口中定义了返回 Iterator 的方法，相当于对Iterator支持。同时，Iterable 支持foreach循环

3. Iterator循环原理

Iterator 中有两个方法hasNext 和 next 来对集合进行迭代操作。

下面以ArrayList中的Iterator进行分析

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


    private class Itr implements Iterator<E> {
        int cursor;       // 下一个元素的索引
        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
        int expectedModCount = modCount;

        Itr() {}

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

        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            //检查集合是否修改过
            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;
            //获取集合中cursor位置的元素
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }

        //如果遍历时想要移除元素，这是最好的方法
        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();
            }
        }

        @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();
        }

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

checkForComodification作用

实现 fail-fast 机制， fail-fast 的字面意思是“快速失败”。当我们在遍历集合元素的时候，经常会使用迭代器，但在迭代器遍历元素的过程中，如果集合的结构被改变的话，就会抛出异常，防止继续遍历。这就是所谓的快速失败机制。

很简单，如果多线程改变了List，那么Iterator也将会报错。

参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/37476508

4. foreach循环原理

foreach循环是依赖Iterator迭代器来实现的，Java编译器会将其转化为迭代器循环的方式，进行反编译

        //3.foreach遍历
        for (Integer integer : list) {
            System.out.println(integer);
        }

反编译后的代码：

        Integer num ;
        for (Iterator<Integer> iter = list.iterator() ; iter.hasNext() ; System.out.println(num)){
            num = iter.next() ;
        }

通过这种形式加强foreach循环

参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/52366312