Java中的Iterable与Iterator详解
本文内容纲要：
-Iterator与Iterable
-iterator内部细节
-foreach原理
-深入探讨Iterable与Iterator关系
-实现自己的迭代器
-自定义迭代器类
-支持foreach循环
-总结与感想
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=newArrayList<>();
list.add(5);
list.add(23);
list.add(42);
for(inti=0;i<list.size();i++){
System.out.print(list.get(i)+",");
}
Iteratorit=list.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.print(it.next()+",");
}
for(Integeri: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foreach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foreach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foreach循环。
iterator内部细节
jdk中Iterator接口主要方法如下：
publicinterfaceIterator<E>{
booleanhasNext();
Enext();
}
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。
publicinterfaceIterable<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）
Iteratorit=list.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.print(it.next()+",");
}
同时实现了Iterable接口的还可以使用foreach循环。
foreach原理
其实foreach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foreach循环进行反编译：
for(Integeri:list){
System.out.println(i);
}
反编译后：
Integeri;
for(Iteratoriterator=list.iterator();iterator.hasNext();System.out.println(i)){
i=(Integer)iterator.next();
}
可以看到Java的foreach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：
publicListIterator<E>listIterator(intindex){
checkPositionIndex(index);
returnnewListItr(index);
}
privateclassListItrimplementsListIterator<E>{
...
ListItr(intindex){
//assertisPositionIndex(index);
next=(index==size)?null:node(index);
nextIndex=index;
}
publicbooleanhasNext(){
returnnextIndex<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：
publicIterator<E>descendingIterator(){
returnnewDescendingIterator();
}
privateclassDescendingIteratorimplementsIterator<E> {
privatefinalListItritr=newListItr(size());
publicbooleanhasNext(){
returnitr.hasPrevious();
}
publicEnext(){
returnitr.previous();
}
publicvoidremove(){
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foreach遍历：
ArrayMap<String,Integer>am=newArrayMap<>();
am.put("hello",5);
am.put("syrups",10);
for(Strings: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:
publicclassKeyIteratorimplementsIterator<K>{
privateintptr;
publicKeyIterator(){
ptr=0;
}
@Override
publicbooleanhasNext(){
return(ptr!=size);
}
@Override
publicKnext(){
KreturnItem=keys[ptr];
ptr+=1;
returnreturnItem;
}
}
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=newArrayMap<>();
am.put("hello",5);
am.put("syrups",10);
ArrayMap.KeyIteratorami=am.newKeyIterator();
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foreach循环
现在还不能支持foreach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：
publicclassArrayMap<K,V>implementsIterable<K>{
privateK[]keys;
privateV[]values;
intsize;
publicArrayMap(){
keys=(K[])newObject[100];
values=(V[])newObject[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
publicIterator<K>iterator(){
returnnewKeyIterator();
}
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）foreach实现原理
（3）Iterable与iterator区别
本文内容总结：Iterator与Iterable，iterator内部细节，foreach原理，深入探讨Iterable与Iterator关系，实现自己的迭代器，自定义迭代器类，支持foreach循环，总结与感想，
原文链接：https://www.cnblogs.com/litexy/p/9744241.html