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迭代器模式

问题​

什么是迭代器模式？Java 的 Iterator 和 Iterable 有什么区别？

答案​

核心思想​

提供一种顺序访问集合元素的方法，而不暴露集合的内部结构。客户端通过统一的 Iterator 接口遍历不同的集合类型。

Java 迭代器体系​

Iterator 和 Iterable
// Iterable：可迭代的（集合实现此接口）
public interface Iterable<T> {
    Iterator<T> iterator();  // 返回迭代器
}

// Iterator：迭代器（遍历的工具）
public interface Iterator<E> {
    boolean hasNext();   // 是否还有下一个
    E next();            // 获取下一个
    void remove();       // 删除当前元素
}

实现了 Iterable 的类可以使用 for-each 循环：

List<String> list = List.of("a", "b", "c");

// for-each 编译后就是 Iterator 调用
for (String s : list) {
    System.out.println(s);
}

// 等价于
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    System.out.println(it.next());
}

自定义迭代器​

自定义可迭代集合
public class NumberRange implements Iterable<Integer> {
    private final int start;
    private final int end;
    
    public NumberRange(int start, int end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }
    
    @Override
    public Iterator<Integer> iterator() {
        return new Iterator<>() {
            private int current = start;
            
            @Override
            public boolean hasNext() { return current <= end; }
            
            @Override
            public Integer next() {
                if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException();
                return current++;
            }
        };
    }
}

// 使用 for-each
for (int n : new NumberRange(1, 5)) {
    System.out.println(n);  // 1, 2, 3, 4, 5
}

fail-fast 机制​

在遍历过程中修改集合会抛出 ConcurrentModificationException。

fail-fast 示例
List<String> list = new ArrayList<>(List.of("a", "b", "c"));

// ❌ 遍历时直接删除 → ConcurrentModificationException
for (String s : list) {
    if ("b".equals(s)) list.remove(s);
}

// ✅ 用 Iterator.remove()
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    if ("b".equals(it.next())) it.remove();
}

// ✅ Java 8+ removeIf
list.removeIf("b"::equals);
fail-fast vs fail-safe
  • fail-fast：ArrayList、HashMap 的迭代器，检测到并发修改立即报错
  • fail-safe：CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap 的迭代器，遍历的是快照/弱一致性视图，不报错

详见 迭代器与 fail-fast。

常见面试问题​

Q1: Iterator 和 ListIterator 的区别？​

答案：

维度IteratorListIterator
方向只能向前可以双向（hasPrevious/previous）
修改只能 remove可以 add、set、remove
索引无可获取当前索引
适用所有 Collection仅 List

Q2: for-each 循环的原理？​

答案：

编译器将 for-each 转换为 Iterator 调用。对于数组则转换为普通 for 循环。所以任何实现了 Iterable 接口的类都能用 for-each。

Q3: Stream 和 Iterator 的区别？​

答案：

维度IteratorStream
风格命令式（外部迭代）声明式（内部迭代）
复用迭代器用完需重新获取Stream 只能消费一次
并行手动实现parallelStream()
惰性求值不支持中间操作惰性执行

详见 Stream API。

相关链接​