有位小朋友最近正在为年后换工作做准备,但是遇到一个问题,觉得很不可思议的一道笔试题。然后我把这道题发到技术群里,发现很多人居然不知道,很多都是连蒙带猜的说。感觉很有必要写一篇文章来说道说道。

奇怪的笔试题

阅读下面这段代码,请写出这段代码的输出内容:

import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;import java.util.*;public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("1");
        list.add("2");
        list.add("3");
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String str = (String) iterator.next();
            if (str.equals("2")) {
                iterator.remove();
            }
        }
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
        System.out.println("4");
    }}

他写出来的答案是:

134

奇怪的是,你把这道题目发给你身边人,让他们回答这道面试题输出结果是什么,说这个结果的人非常多。不行你试试


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~

答案明显不对,因为在第一个while里的 iterator.hasNext()==false后才会到第二个while里来,同一个Iterator对象,前面调一次iterator.hasNext()==false,再判断一次结果不还是一样吗?,

所以第二个while判断为false,也就不会再去遍历iterator了,由此可知本体答案是:4。

下面我们来分析一下为什么是具体底层是怎么实现的。

这里的Iterator是什么?

  • 迭代器是一种模式、详细可见其设计模式,可以使得序列类型的数据结构的遍历行为与被遍历的对象分离,即我们无需关心该序列的底层结构是什么样子的。只要拿到这个对象,使用迭代器就可以遍历这个对象的内部
  • Iterable 实现这个接口的集合对象支持迭代,是可以迭代的。实现了这个可以配合foreach使用~
  • Iterator 迭代器,提供迭代机制的对象,具体如何迭代是这个Iterator接口规范的。

Iterator说明

public interface Iterator<E> { 
    //每次next之前,先调用此方法探测是否迭代到终点    boolean hasNext();
    //返回当前迭代元素 ,同时,迭代游标后移    E next(); 
    /*删除最近一次已近迭代出出去的那个元素。     只有当next执行完后,才能调用remove函数。     比如你要删除第一个元素,不能直接调用 remove()   而要先next一下( );     在没有先调用next 就调用remove方法是会抛出异常的。     这个和MySQL中的ResultSet很类似    */
    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    } 
    default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        while (hasNext())
            action.accept(next());
    }}

这里的实现类是ArrayList的内部类Itr。

private class Itr implements Iterator<E> {
        int cursor;       // index of next element to return        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such        //modCountshi ArrayList中的属性,当添加或删除的时候moCount值会增加或者减少        //这里主要是给fail-fast使用,避免一遍在遍历,一遍正在修改导致数据出错        //此列表在结构上被修改的次数。结构修改是指改变结构尺寸的修改列表,        //或者以这样的方式对其进行扰动,进步可能会产生错误的结果。        int expectedModCount = modCount;
        public boolean hasNext() {
            //cursor初始值为0,没掉一次next方法就+1            //size是ArrayList的大小            return cursor != size;
        }
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            checkForComodification();
            int i = cursor;
            if (i >= size)
                throw new NoSuchElementException();
            //把ArrayList中的数组赋给elementData            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            //每调用一次next方法,游标就加1            //cursor=lastRet+1            cursor = i + 1;
            //返回ArrayList中的元素            return (E) elementData[lastRet = i];
        }
        public void remove() {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();
            try {
                //调用ArrayList中remove方法,溢出该元素                ArrayList.this.remove(lastRet);
                //cursor=lastRet+1,                //所以此时相当于cursor=cursor-1                cursor = lastRet;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
        final void checkForComodification() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }}

再回到上面题目中:

第一个iterator.hasNext()

第1次循环

  • hasNext方法中:cursor==0, size==3,所以cursor != size返回true。
  • next方法中:cursor=0+1。返回"1"。

第2次循环

  • hasNext方法中:cursor==1, size==3,所以cursor != size返回true。
  • next方法中:cursor=1+1。返回"2"。
  • remove方法中:cursor==cursor-1==2-1=1,把ArrayList中的"2"给删除了,所以size==2。

第3次循环

  • hasNext方法中:cursor==1, size==2,那么cursor != size返回true。
  • next方法中:cursor=1+1==2;返回"3"。

第4次循环

  • hasNext方法中:cursor==2, size==2,那么cursor != size返回false。

第二个iterator.hasNext()

hasNext方法中:cursor==2, size==2,所以cursor != size返回false。

所以,最后只输出"4",即答案为4.

Iterator与泛型搭配

  • Iterator对集合类中的任何一个实现类,都可以返回这样一个Iterator对象。可以适用于任何一个类。
  • 因为集合类(List和Set等)可以装入的对象的类型是不确定的,从集合中取出时都是Object类型,用时都需要进行强制转化,这样会很麻烦,用上泛型,就是提前告诉集合确定要装入集合的类型,这样就可以直接使用而不用显示类型转换.非常方便.

foreach和Iterator的关系

  • for each以用来处理集合中的每个元素而不用考虑集合定下标。就是为了让用Iterator简单。但是删除的时候,区别就是在remove,循环中调用集合remove会导致原集合变化导致错误,而应该用迭代器的remove方法。

使用for循环还是迭代器Iterator对比

  • 采用ArrayList对随机访问比较快,而for循环中的get()方法,采用的即是随机访问的方法,因此在ArrayList里,for循环较快
  • 采用LinkedList则是顺序访问比较快,iterator中的next()方法,采用的即是顺序访问的方法,因此在LinkedList里,使用iterator较快
  • 从数据结构角度分析,for循环适合访问顺序结构,可以根据下标快速获取指定元素.而Iterator 适合访问链式结构,因为迭代器是通过next()和Pre()来定位的.可以访问没有顺序的集合.
  • 而使用 Iterator 的好处在于可以使用相同方式去遍历集合中元素,而不用考虑集合类的内部实现(只要它实现了 java.lang.Iterable 接口),如果使用 Iterator 来遍历集合中元素,一旦不再使用 List 转而使用 Set 来组织数据,那遍历元素的代码不用做任何修改,如果使用 for 来遍历,那所有遍历此集合的算法都得做相应调整,因为List有序,Set无序,结构不同,他们的访问算法也不一样.(还是说明了一点遍历和集合本身分离了)。

总结

  • 迭代出来的元素都是原来集合元素的拷贝。
  • Java集合中保存的元素实质是对象的引用,而非对象本身。
  • 迭代出的对象也是引用的拷贝,结果还是引用。那么如果集合中保存的元素是可变类型的,那么可以通过迭代出的元素修改原集合中的对象。