Java源码分析：深入探讨Iterator模式

深入Java中的集合类与Iterator模式

在Java的java.util包中，包含了一系列重要的集合类。这些集合类提供了一种组织数据的方式，使得数据的存储和检索变得更为便捷。本文将带你从源码的角度，深入研究一个集合类的内部结构，以及遍历集合的迭代模式的源码实现内幕。

我们首先讨论集合类的根接口Collection。这个接口是所有集合类的根类型，其中定义了许多核心的方法，如add、addAll、remove等。这些方法在集合类中都有具体的实现，用来处理集合元素的添加、删除和检索等操作。

其中，iterator()方法返回一个Iterator对象，用于遍历集合的所有元素。这是集合类中使用Iterator模式的核心。

Iterator模式是一种遍历集合的标准访问方法，它可以把访问逻辑从不同类型的集合类中抽象出来，从而避免向客户端暴露集合的内部结构。通过Iterator，客户端可以以统一的方式遍历各种不同类型的集合，而无需关心集合的内部实现细节。

而Iterator模式解决了这个问题。客户端通过调用集合类的iterator()方法获得一个Iterator对象，然后通过对Iterator对象调用hasNext()和next()方法来遍历整个集合。在这个过程中，客户端从不直接和集合类打交道，它总是控制Iterator，向它发送"向前"，"向后"，"取当前元素"的命令，就能间接遍历整个集合。

Iterator接口定义了三个主要的方法：hasNext()、next()和remove()。其中，hasNext()方法用于判断是否有下一个元素，next()方法用于获取下一个元素，remove()方法用于删除最近通过next()方法访问的元素。

在JDK1.5中，对遍历集合的语法进行了简化，使得代码更加简洁易读。

Java中的集合类和Iterator模式提供了一种灵活、高效的方式来组织和遍历数据。通过深入理解其源码实现，我们可以更好地使用这些工具，编写出更加优雅、健壮的代码。在编程的世界里，集合的迭代是一种常见且强大的功能。当我们谈论集合的迭代时，我们经常会遇到一个重要的接口——Iterator。不同的集合类型，如Array、Set和Tree，可能返回不同类型的Iterator，但它们都共同实现了Iterator接口。这种设计体现了面向对象编程的魅力，客户端代码无需关心具体的Iterator类型，只需获得Iterator接口即可进行迭代操作。

让我们深入了解一下Iterator的源码实现。以AbstractList为例，它定义了一个内部类Itr来实现Iterator接口。客户端通过调用a.iterator()获得一个Iterator实例，但并不知道其真正的类型。

这个被声明为private的Itr类是如何实现遍历AbstractList的呢？它主要依靠三个int变量来完成任务。cursor变量表示下一次next()调用时元素的位置，lastRet记录上一次游标所在位置，还有一个expectedModCount变量用于表示期待的modCount值，用来判断在遍历过程中集合是否被修改过。

AbstractList包含一个modCount变量，当集合被修改时（如添加或删除元素），modCount的值会增加。如果在遍历过程中，modCount的值发生变化，说明集合内容已被修改。这时，Itr会抛出ConcurrentModificationException异常。这个异常是RuntimeException的一种，如果在迭代过程中发生，说明代码存在并发修改的问题，我们应该检查并修正代码，而不是在catch块中忽略它。

具体来说，Itr类的hasNext()方法通过比较cursor和集合的元素个数来确定是否还有下一个元素。而next()方法则返回索引为cursor的元素，并更新cursor和lastRet的值。

Iterator模式为遍历各种集合提供了一种统一的方式，而AbstractList的Itr实现则展示了如何实现一个有效的Iterator。这种设计不仅提高了代码的可读性和可维护性，还使得代码更加灵活和可扩展。理解并运用Iterator的remove()方法删除集合元素

在编程中，调用Iterator自身的remove()方法来删除当前元素是完全可行的。在这个方法中，expectedModCount和modCount的值会被自动同步。这是因为remove()方法内部实现了对集合的修改，并确保了迭代过程中的一致性。

具体的remove()方法实现可能如下：

```java

public void remove() {

...

AbstractList.this.remove(lastRet); // 从集合中移除当前元素

...

// 在调用了集合的remove()方法之后重新设置了expectedModCount

expectedModCount = modCount;

...

}

```

在遍历集合时，为了保证遍历过程的顺利完成，必须确保在遍历过程中不更改集合的内容（除了使用Iterator的remove()方法）。为了保证遍历的可靠性，应当避免在多线程环境下对遍历代码进行操作，或者对遍历代码进行同步处理。这是因为并发修改可能导致迭代器的状态与底层集合的状态不一致，从而引发问题。

以下是一个简单的示例：

```java

Collection c = new ArrayList<>(); // 可以是LinkedList或Vector等实现

c.add("abc");

c.add("xyz");

Iterator it = c.iterator(); // 创建迭代器实例

while (it.hasNext()) { // 遍历集合元素

String s = it.next(); // 获取下一个元素

System.out.println(s); // 输出元素内容

if (someCondition) { // 如果满足某些条件，可以调用remove()删除当前元素

it.remove();

}

}

```

在这个示例中，我们创建了一个集合c并使用迭代器对其进行遍历。在遍历过程中，如果满足某些条件，我们可以调用迭代器的remove()方法来删除当前元素。这种方式既保证了遍历过程的顺利进行，又确保了集合内容的一致性。由于使用了针对抽象编程的原则，无论底层是ArrayList、LinkedList还是Vector等实现，代码都可以正常运行，体现了对具体类的依赖性最小的设计理念。