Java - foreach 原理

Posted 2021-09-04 程序员牧码

在平时Java程序中，应用比较多的就是对Collection集合类的foreach遍历，foreach之所以能工作，是因为这些集合类都实现了Iterable接口，该接口中定义了Iterator迭代器的产生方法，并且foreach就是通过Iterable接口在序列中进行移动。

Iterable 接口 API

package java.lang;

import java.util.Iterator;

public interface Iterable {

    public abstract Iterator iterator();
}

该接口中定义了产生Iterator迭代器的方法

package java.util;


public interface Iterator {

    public abstract boolean hasNext();

    public abstract Object next();

    public abstract void remove();
}

那么为什么实现了Iterable接口就支持foreach操作了呢?

我们写段foreach小程序看看字节码是怎么样的吧！

package test;

import java.util.List;

public class TestForeach {
    List<Integer> integers;
    public void testForeach(){
        for(Integer i : integers){

        }
    }
}

其中TestForeach方法的详细字节码如下

public void testForeach();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=3, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #2                  // Field integers:Ljava/util/List;
         4: invokeinterface #3,  1            // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
         9: astore_1
        10: aload_1
        11: invokeinterface #4,  1            // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
        16: ifeq          32
        19: aload_1
        20: invokeinterface #5,  1            // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
        25: checkcast     #6                  // class java/lang/Integer
        28: astore_2
        29: goto          10
        32: return
      LineNumberTable:
        line 11: 0
        line 13: 29
        line 14: 32
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
           29       0     2     i   Ljava/lang/Integer;
            0      33     0  this   Ltest/TestForeach;
}

我们重点看红色部分，我来简单解释一下这段字节码的作用

0：加载this到操作栈

1：获取字段integers

4：调用integers的接口方法interator

9：将返回的迭代器赋给本地变量？（我们看到在最下面的本地变量区的Slot列，有0和2，但是没有1。事实上，1 就是编译器为我们生成的一个迭代器变量），这边就是给这个迭代器赋值

核心实现就是以上几行字节码，其余的部分就是和接下来的迭代器遍历有关了，有兴趣的朋友可以看看。