迭代器筆試題，居然難倒很多人

作者：田先生 2021-01-30 11:42:53

有位小朋友最近正在為年后換工作做準(zhǔn)備，但是遇到一個(gè)問(wèn)題，覺(jué)得很不可思議的一道筆試題。然后我把這道題發(fā)到技術(shù)群里，發(fā)現(xiàn)很多人居然不知道，很多都是連蒙帶猜的說(shuō)。感覺(jué)很有必要寫一篇文章來(lái)說(shuō)道說(shuō)道。

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奇怪的筆試題閱讀下面這段代碼，請(qǐng)寫出這段代碼的輸出內(nèi)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"); 
    } 
}

他寫出來(lái)的答案是：

1 
3 
4

奇怪的是，你把這道題目發(fā)給你身邊人，讓他們回答這道面試題輸出結(jié)果是什么，說(shuō)這個(gè)結(jié)果的人非常多。不行你試試。

答案明顯不對(duì)，因?yàn)樵诘谝粋€(gè)while里的 iterator.hasNext()==false后才會(huì)到第二個(gè)while里來(lái)，同一個(gè)Iterator對(duì)象，前面調(diào)一次iterator.hasNext()==false，再判斷一次結(jié)果不還是一樣嗎?，

所以第二個(gè)while判斷為false，也就不會(huì)再去遍歷iterator了，由此可知本體答案是：4。

下面我們來(lái)分析一下為什么是具體底層是怎么實(shí)現(xiàn)的。

這里的Iterator是什么?

迭代器是一種模式、詳細(xì)可見(jiàn)其設(shè)計(jì)模式，可以使得序列類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的遍歷行為與被遍歷的對(duì)象分離，即我們無(wú)需關(guān)心該序列的底層結(jié)構(gòu)是什么樣子的。只要拿到這個(gè)對(duì)象,使用迭代器就可以遍歷這個(gè)對(duì)象的內(nèi)部
Iterable 實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口的集合對(duì)象支持迭代，是可以迭代的。實(shí)現(xiàn)了這個(gè)可以配合foreach使用~
Iterator 迭代器，提供迭代機(jī)制的對(duì)象，具體如何迭代是這個(gè)Iterator接口規(guī)范的。

Iterator說(shuō)明

public interface Iterator<E> {  
    //每次next之前，先調(diào)用此方法探測(cè)是否迭代到終點(diǎn) 
    boolean hasNext(); 
    //返回當(dāng)前迭代元素 ，同時(shí)，迭代游標(biāo)后移 
    E next();  
    /*刪除最近一次已近迭代出出去的那個(gè)元素。 
     只有當(dāng)next執(zhí)行完后，才能調(diào)用remove函數(shù)。 
     比如你要?jiǎng)h除第一個(gè)元素，不能直接調(diào)用 remove()   而要先next一下( ); 
     在沒(méi)有先調(diào)用next 就調(diào)用remove方法是會(huì)拋出異常的。 
     這個(gè)和MySQL中的ResultSet很類似 
    */ 
    default void remove() { 
        throw new UnsupportedOperationException("remove"); 
    }  
    default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) { 
        Objects.requireNonNull(action); 
        while (hasNext()) 
            action.accept(next()); 
    } 
}

這里的實(shí)現(xiàn)類是ArrayList的內(nèi)部類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中的屬性，當(dāng)添加或刪除的時(shí)候moCount值會(huì)增加或者減少 
        //這里主要是給fail-fast使用，避免一遍在遍歷，一遍正在修改導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò) 
        //此列表在結(jié)構(gòu)上被修改的次數(shù)。結(jié)構(gòu)修改是指改變結(jié)構(gòu)尺寸的修改列表， 
        //或者以這樣的方式對(duì)其進(jìn)行擾動(dòng),進(jìn)步可能會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。 
        int expectedModCount = modCount; 
         
        public boolean hasNext() { 
            //cursor初始值為0，沒(méi)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中的數(shù)組賦給elementData 
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; 
            if (i >= elementData.length) 
                throw new ConcurrentModificationException(); 
            //每調(diào)用一次next方法，游標(biāo)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 { 
                //調(diào)用ArrayList中remove方法，溢出該元素 
                ArrayList.this.remove(lastRet); 
                //cursor=lastRet+1， 
                //所以此時(shí)相當(dāng)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(); 
        } 
}

再回到上面題目中：

第一個(gè)iterator.hasNext()

第1次循環(huán)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次循環(huán)

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"給刪除了，所以size==2。

第3次循環(huán)

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次循環(huán)

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

第二個(gè)iterator.hasNext()

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

所以，最后只輸出"4"，即答案為4.

Iterator與泛型搭配

Iterator對(duì)集合類中的任何一個(gè)實(shí)現(xiàn)類，都可以返回這樣一個(gè)Iterator對(duì)象。可以適用于任何一個(gè)類。
因?yàn)榧项?List和Set等)可以裝入的對(duì)象的類型是不確定的,從集合中取出時(shí)都是Object類型,用時(shí)都需要進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)化,這樣會(huì)很麻煩,用上泛型,就是提前告訴集合確定要裝入集合的類型,這樣就可以直接使用而不用顯示類型轉(zhuǎn)換.非常方便.

foreach和Iterator的關(guān)系

for each以用來(lái)處理集合中的每個(gè)元素而不用考慮集合定下標(biāo)。就是為了讓用Iterator簡(jiǎn)單。但是刪除的時(shí)候，區(qū)別就是在remove，循環(huán)中調(diào)用集合remove會(huì)導(dǎo)致原集合變化導(dǎo)致錯(cuò)誤，而應(yīng)該用迭代器的remove方法。

使用for循環(huán)還是迭代器Iterator對(duì)比

采用ArrayList對(duì)隨機(jī)訪問(wèn)比較快，而for循環(huán)中的get()方法，采用的即是隨機(jī)訪問(wèn)的方法，因此在ArrayList里，for循環(huán)較快
采用LinkedList則是順序訪問(wèn)比較快，iterator中的next()方法，采用的即是順序訪問(wèn)的方法，因此在LinkedList里，使用iterator較快
從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)角度分析,for循環(huán)適合訪問(wèn)順序結(jié)構(gòu),可以根據(jù)下標(biāo)快速獲取指定元素.而Iterator 適合訪問(wèn)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),因?yàn)榈魇峭ㄟ^(guò)next()和Pre()來(lái)定位的.可以訪問(wèn)沒(méi)有順序的集合.
而使用 Iterator 的好處在于可以使用相同方式去遍歷集合中元素，而不用考慮集合類的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)(只要它實(shí)現(xiàn)了 java.lang.Iterable 接口)，如果使用 Iterator 來(lái)遍歷集合中元素，一旦不再使用 List 轉(zhuǎn)而使用 Set 來(lái)組織數(shù)據(jù)，那遍歷元素的代碼不用做任何修改，如果使用 for 來(lái)遍歷，那所有遍歷此集合的算法都得做相應(yīng)調(diào)整,因?yàn)長(zhǎng)ist有序,Set無(wú)序,結(jié)構(gòu)不同,他們的訪問(wèn)算法也不一樣.(還是說(shuō)明了一點(diǎn)遍歷和集合本身分離了)。

總結(jié)

迭代出來(lái)的元素都是原來(lái)集合元素的拷貝。
Java集合中保存的元素實(shí)質(zhì)是對(duì)象的引用，而非對(duì)象本身。
迭代出的對(duì)象也是引用的拷貝，結(jié)果還是引用。那么如果集合中保存的元素是可變類型的，那么可以通過(guò)迭代出的元素修改原集合中的對(duì)象。

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