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Java迭代器知识点详解

news 2025/5/20 5:35:18

在 Java 编程中，迭代器（Iterator）是一种用于遍历集合（如 List、Set、Map 等）元素的接口。它提供了一种统一的方式来访问集合中的元素，而无需暴露集合的内部结构。以下是关于 Java 迭代器的详细知识点：

一、迭代器的基本概念

1. 核心接口

java.util.Iterator：所有迭代器的基础接口，定义了三个核心方法：
- hasNext()：检查集合中是否还有下一个元素。
- next()：返回集合中的下一个元素，并将迭代器位置向后移动一位。
- remove()：移除迭代器最后返回的元素（可选操作，部分实现可能不支持）。

2. 迭代器的使用流程

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;public class IteratorExample {public static void main(String[] args) {List<String> fruits = new ArrayList<>();fruits.add("Apple");fruits.add("Banana");fruits.add("Cherry");// 获取迭代器Iterator<String> iterator = fruits.iterator();// 遍历集合while (iterator.hasNext()) {String fruit = iterator.next();System.out.println(fruit);}}
}

二、迭代器的特点

1. 单向遍历

迭代器只能向前移动，不能后退。若需要双向遍历，可使用 ListIterator（仅 List 集合支持）。

2. fail-fast 机制

当一个集合在使用迭代器遍历的同时被修改（如添加、删除元素），迭代器会立即抛出 ConcurrentModificationException。
- 示例：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
Iterator<String> it = list.iterator();
list.add("B"); // 修改集合
it.next();     // 抛出ConcurrentModificationException

3. 安全删除元素

迭代器的 remove() 方法是在遍历过程中安全删除元素的唯一方式：

Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {if (it.next().equals("Apple")) {it.remove(); // 安全删除当前元素}
}

三、`ListIterator`（列表迭代器）

1. 特点

双向遍历：支持向前（next()）和向后（previous()）遍历。
添加和修改元素：支持 add() 和 set() 方法。
索引访问：可通过 nextIndex() 和 previousIndex() 获取当前位置索引。

2. 使用示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;public class ListIteratorExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("A");list.add("B");list.add("C");ListIterator<String> listIterator = list.listIterator();// 正向遍历while (listIterator.hasNext()) {System.out.println(listIterator.next());}// 反向遍历while (listIterator.hasPrevious()) {System.out.println(listIterator.previous());}}
}

四、迭代器与 `for-each` 循环

1. `for-each` 的本质

for-each 循环是 Java 的语法糖，底层使用迭代器实现：

// for-each写法
for (String fruit : fruits) {System.out.println(fruit);
}// 等价于迭代器写法
Iterator<String> it = fruits.iterator();
while (it.hasNext()) {String fruit = it.next();System.out.println(fruit);
}

2. `for-each` 的局限性

无法在遍历过程中修改集合（会抛出 ConcurrentModificationException）。
只能单向遍历，无法获取当前元素的索引。

五、`Spliterator`（可分割迭代器）

1. Java 8+ 引入

支持并行遍历集合元素，适用于多线程环境。
核心方法：
- tryAdvance()：处理单个元素。
- forEachRemaining()：批量处理剩余元素。
- trySplit()：分割迭代器，用于并行处理。

2. 示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.Spliterator;
import java.util.List;public class SpliteratorExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Java");list.add("Python");list.add("C++");Spliterator<String> spliterator = list.spliterator();spliterator.forEachRemaining(System.out::println);}
}

六、自定义迭代器

若需要遍历自定义集合类，可通过实现 Iterator 接口创建迭代器：

import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;// 自定义集合类
class MyCollection<T> implements Iterable<T> {private T[] elements;private int size;public MyCollection(T[] elements) {this.elements = elements;this.size = elements.length;}@Overridepublic Iterator<T> iterator() {return new MyIterator();}// 自定义迭代器private class MyIterator implements Iterator<T> {private int index = 0;@Overridepublic boolean hasNext() {return index < size;}@Overridepublic T next() {if (!hasNext()) {throw new NoSuchElementException();}return elements[index++];}}
}

七、常见问题与注意事项

避免并发修改：在使用迭代器遍历集合时，不要直接调用集合的 add()、remove() 方法，应使用迭代器的 remove() 方法。
Iterator vs Enumeration：
- Enumeration 是 Java 早期的迭代接口，功能较弱，不支持 remove() 方法。
- Iterator 是 Enumeration 的替代品，更安全、更强大。
性能考虑：
- 迭代器遍历效率通常高于 for 循环（尤其是对于链表结构）。
- 并行流（Spliterator）在处理大数据集时可能更高效。