List逆向遍历、反向遍历--Iterator详解

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了List逆向遍历、反向遍历--Iterator详解相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

参考技术A 在使用java集合的时候,都需要使用Iterator。但是java集合中还有一个迭代器ListIterator,在使用List、ArrayList、LinkedList和Vector的时候可以使用。这两种迭代器有什么区别呢?下面我们详细分析。这里有一点需要明确的时候,迭代器指向的位置是元素之前的位置,如下图所示:

这里假设集合List由四个元素List1、List2、List3和List4组成,当使用语句Iterator it = List.Iterator()时,迭代器it指向的位置是上图中Iterator1指向的位置,当执行语句it.next()之后,迭代器指向的位置后移到上图Iterator2所指向的位置。

首先看一下Iterator和ListIterator迭代器的方法有哪些。

都是迭代器,当需要对集合中元素进行遍历不需要干涉其遍历过程时,这两种迭代器都可以使用。

搞定,溜了溜了~

Java中的Iterable与Iterator详解

在Java中,我们可以对List集合进行如下几种方式的遍历:

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 + ",");
}
第一种就是普通的for循环,第二种为迭代器遍历,第三种是for each循环。后面两种方式涉及到Java中的iterator和iterable对象,接下来我们来看看这两个对象的区别以及如何在自定义类中实现for each循环。

Iterator与Iterable
iterator为Java中的迭代器对象,是能够对List这样的集合进行迭代遍历的底层依赖。而iterable接口里定义了返回iterator的方法,相当于对iterator的封装,同时实现了iterable接口的类可以支持for each循环。

iterator内部细节

jdk中Iterator接口主要方法如下:

public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
E next();
}
iterator通过以上两个方法定义了对集合迭代访问的方法,而具体的实现方式依赖于不同的实现类,具体的集合类实现Iterator接口中的方法以实现迭代。

可以发现,在List中并没有实现Iterator接口,而是实现的Iterable接口。进一步观察Iterable接口的源码可以发现其只是返回了一个Iterator对象。

public interface Iterable<T> {
Iterator<T> iterator();
}
所以我们可以使用如下方式来对List进行迭代了(通过调用iterator()方法)

Iterator it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.print(it.next() + ",");
}
同时实现了Iterable接口的还可以使用for each循环。

for each原理

其实for each循环内部也是依赖于Iterator迭代器,只不过Java提供的语法糖,Java编译器会将其转化为Iterator迭代器方式遍历。我们对以下for each循环进行反编译:

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

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增强循环是通过iterator迭代器方式实现的。

深入探讨Iterable与Iterator关系

有一个问题,为什么不直接将hasNext(),next()方法放在Iterable接口中,其他类直接实现就可以了?

原因是有些集合类可能不止一种遍历方式,实现了Iterable的类可以再实现多个Iterator内部类,例如LinkedList中的ListItr和DescendingIterator两个内部类,就分别实现了双向遍历和逆序遍历。通过返回不同的Iterator实现不同的遍历方式,这样更加灵活。如果把两个接口合并,就没法返回不同的Iterator实现类了。ListItr相关源码如下:

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;
    }
    ...

如上所示可以通过调用list.listIterator()方法返回iterator迭代器(list.iterator()只是其默认实现)

DescendingIterator源码如下:

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();
    }
}

同样可以通过list.descendingIterator()使用该迭代器。

实现自己的迭代器
我们现在有一个自定义类ArrayMap,现在如果对其进行如下for each遍历:

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

for (String s: am) {
System.out.println(s);
}
由于我们并没有实现hashNext和next抽象方法,所以无法对其进行遍历。

自定义迭代器类

我们首先自定义一个迭代器类实现hashNext和next方法,并将其作为ArrayMap的内部类,相关代码如下:

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;
    }
}

可以看到我们在next中指定的遍历规则是根据ArrayMap的key值进行遍历。有了上述迭代器类,我们就可以使用iterator方式在外部对其进行遍历了,遍历代码如下:

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,通过创建KeyIterator对象进行迭代访问(注意外部类创建内部类对象的方式)。

支持for each循环

现在还不能支持for each循环访问,因为我们还没有实现iterable接口,首先在ArrayMap中实现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;
}

....
}
然后重写iterator()方法,并在其中返回我们自己的迭代器对象(iterator)

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

注意我们自定义的KeyIterator类必须要实现Iterator接口,否则在iterator()方法中返回的类型不匹配。

总结与感想
(1)学会深入思考,一点点抽丝剥茧,多想想为什么这样实现,很多问题没有自己想象中的那么复杂。

(2)遇到疑惑不放弃,这是提升自己最好的机会,遇到某个疑难的点,解决的过程中会挖掘出很多相关东西。

参考资料:

(1)CS61B

(2)for each实现原理

(3)Iterable与iterator区别 欢迎工作一到五年的Java工程师朋友们加入Java群: 891219277
群内提供免费的Java架构学习资料(里面有高可用、高并发、高性能及分布式、Jvm性能调优、Spring源码,MyBatis,Netty,Redis,Kafka,Mysql,Zookeeper,Tomcat,Docker,Dubbo,Nginx等多个知识点的架构资料)合理利用自己每一分每一秒的时间来学习提升自己,不要再用"没有时间“来掩饰自己思想上的懒惰!趁年轻,使劲拼,给未来的自己一个交代!

以上是关于List逆向遍历、反向遍历--Iterator详解的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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jsp用<iterator>遍历数据 如何获取遍历的值

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