Java迭代器spliterator

tags : java-collections

spliterator是java1.8引入的一种并行遍历的机制，Iterator提供也提供了对集合数据进行遍历的能力，但一个是顺序遍历，一个是并行遍历。

如上图所示， Arrays的分割迭代函数有2种形式， spliterator(xxx []), spliterator(xxx [] , int, int)， 具体的 xxx包括 int, long, double, T，下文就以 int类型做为demo进行分析。

举个栗子

Spliterator.OfInt sInt = Arrays.spliterator(arr);
	IntConsumer consumer = new IntConsumer() {
		
		@Override
		public void accept(int value) {
			// TODO Auto-generated method stub
			System.out.println(value);
		}
	};
	sInt.tryAdvance(consumer);
复制代码

程序输出：1

将代码修改一下：

int [] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	Spliterator.OfInt sInt = Arrays.spliterator(arr, 2, 5);
	IntConsumer consumer = new IntConsumer() {
		
		@Override
		public void accept(int value) {
			// TODO Auto-generated method stub
			System.out.println(value);
		}
	};
	sInt.tryAdvance(consumer);
复制代码

程序输出：3 忽然有点感受，spliterator的第二个和第三个参数多是指原数组的起始和结束下标，再把代码修改一下：

int [] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	Spliterator.OfInt sInt = Arrays.spliterator(arr, 2, 5);
	IntConsumer consumer = new IntConsumer() {
		
		@Override
		public void accept(int value) {
			// TODO Auto-generated method stub
			System.out.println(value);
		}
	};
	sInt.tryAdvance(consumer);
	sInt.tryAdvance(consumer);
	sInt.tryAdvance(consumer);
	sInt.tryAdvance(consumer);
	sInt.tryAdvance(consumer);
复制代码

程序输出：3 4 5 能够肯定，spliterator在迭代时，第二个参数指向数组的起始下标（包括），第三个参数指向原数组的结束下标（不包括）。仍是进入代码好好研究一下。

具体实现

如下是Arrays的spliterator函数：

public static Spliterator.OfInt spliterator(int[] array, int startInclusive, int endExclusive) {
        return Spliterators.spliterator(array, startInclusive, endExclusive,
                                        Spliterator.ORDERED | Spliterator.IMMUTABLE);
    }
复制代码

继续跟踪下Spliterators.spliterator

public static Spliterator.OfInt spliterator(int[] array, int fromIndex, int toIndex, int additionalCharacteristics) {
        checkFromToBounds(Objects.requireNonNull(array).length, fromIndex, toIndex);
        return new IntArraySpliterator(array, fromIndex, toIndex, additionalCharacteristics);
    }
复制代码

已经到底层实现了，因为具体实现时代码量并不大，故能够直接看下IntArraySpliterator类的源码了

static final class IntArraySpliterator implements Spliterator.OfInt {
        // 指向原数组的array
        private final int[] array;
        // 分组迭代的起始下标（包括）
        private int index;        
        // 分组迭代的结束下标（不包括）
        private final int fence;  // one past last index
        // 分组迭代的特征
        private final int characteristics;

        
        public IntArraySpliterator(int[] array, int additionalCharacteristics) {
            this(array, 0, array.length, additionalCharacteristics);
        }

        
        public IntArraySpliterator(int[] array, int origin, int fence, int additionalCharacteristics) {
            this.array = array;
            this.index = origin;
            this.fence = fence;
            this.characteristics = additionalCharacteristics | Spliterator.SIZED | Spliterator.SUBSIZED;
        }

        @Override
        public OfInt trySplit() {
            int lo = index, mid = (lo + fence) >>> 1;
            return (lo >= mid)
                   ? null
                   : new IntArraySpliterator(array, lo, index = mid, characteristics);
        }

        @Override
        public void forEachRemaining(IntConsumer action) {
            int[] a; int i, hi; // hoist accesses and checks from loop
            if (action == null)
                throw new NullPointerException();
            if ((a = array).length >= (hi = fence) &&
                (i = index) >= 0 && i < (index = hi)) {
                do { action.accept(a[i]); } while (++i < hi);
            }
        }

        @Override
        public boolean tryAdvance(IntConsumer action) {
            if (action == null)
                throw new NullPointerException();
            if (index >= 0 && index < fence) {
                action.accept(array[index++]);
                return true;
            }
            return false;
        }

        @Override
        public long estimateSize() { return (long)(fence - index); }

        @Override
        public int characteristics() {
            return characteristics;
        }

        @Override
        public Comparator<? super Integer> getComparator() {
            if (hasCharacteristics(Spliterator.SORTED))
                return null;
            throw new IllegalStateException();
        }
    }
复制代码

trySplit函数很好理解，将原始IntArraySpliterator的起始下标index和结束下标fence的和的1/2做为新的分割迭代spliterator的结束下标，构造新的分割迭代对象，原始对象的index也修改成起始下标index和结束下标fence的和的1/2。

tryAdvance函数对index下标指向的元素执行accept操做而且index自增1，这就能够解释上面例子的结果了。

forEachReaming函数从index下标开始，对fence以前的每个元素执行accept操做。

estimateSize函数获取剩余尚未进行accept操做的元素的数量。

IntConsumer

public interface IntConsumer {
       
        void accept(int value);
       
        default IntConsumer andThen(IntConsumer after) {
            Objects.requireNonNull(after);
            return (int t) -> { accept(t); after.accept(t); };
        }
    }
复制代码

在前面介绍分割迭代时已经讲到accept操做，这个操做是IntConsumer接口定义的函数。IntConsumer定义两个函数，accept， andThen。accept函数接收数组的元素，并对元素进行操做，可是操做自己不改变原数组元素的值；andThen接口容许提供一个新的IntConsumer对象，原对象执行完accept函数后会执行新的对象的accept函数，看下demo

int [] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	Spliterator.OfInt sInt = Arrays.spliterator(arr, 2, 5);
	IntConsumer consumer = new IntConsumer() {
		
		@Override
		public void accept(int value) {
			// TODO Auto-generated method stub
			System.out.println(value);
		}
	};
	sInt.tryAdvance(consumer.andThen(new IntConsumer() {
		
		@Override
		public void accept(int value) {
			// TODO Auto-generated method stub
			System.out.println("i am after");
		}
	}));
复制代码

程序输出：3 i am after

使用场景

既然说spliterator是并行遍历机制，接下来给一个并行遍历的demo，先定义一个SpliteratorThread:

public class SpliteratorThread<T> extends Thread {
	private Spliterator<T> mSpliterator;
	public SpliteratorThread(Spliterator<T> spliterator) {
		mSpliterator = spliterator;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		super.run();
		if (mSpliterator != null) {
			mSpliterator.forEachRemaining(new Consumer<T>() {

				@Override
				public void accept(T t) {
					// TODO Auto-generated method stub
					System.out.println( Thread.currentThread().getName() + "-" + t + " ");
				}
			});
		}
	}
}
复制代码

而后是一个测试入口：

public class Client {
	public static void main(String [] args) {
		int [] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
		Spliterator<Integer> spliterator0 = Arrays.spliterator(arr);
		Spliterator<Integer> spliterator1 = spliterator0.trySplit();
		Spliterator<Integer> spliterator2 = spliterator1.trySplit();
		Thread t0 = new SpliteratorThread<>(spliterator0);
		t0.setName("t0");
		
		Thread t1 = new SpliteratorThread<>(spliterator1);
		t1.setName("t1");
		
		Thread t2 = new SpliteratorThread<>(spliterator2);
		t2.setName("t2");
		
		t0.start();
		t1.start();
		t2.start();
	}
}
复制代码

执行一下： t1-3 t2-1 t0-6 t2-2 t1-4 t0-7 t1-5 t0-8 t0-9 t0-10

对结果进行梳理一下，线程t0遍历的元素：6,7,8,9,10；线程t1遍历的元素：3,4,5；线程t2遍历的元素：1,2。每一个线程内部元素的遍历是有序的，可是线程的调度是无序的，以上结果显示了3个线程并行遍历的流程，这就是分割遍历最经常使用的场景。

总结

• 分割遍历的主要目的是为了实现并行遍历
• 分割遍历是在原数组的基础上进行遍历，遍历的过程当中不会对原数组的元素进行修改
• 分割的规则是从待遍历的范围的中间位置进行分割
• 执行tryAdvance以后待遍历的位置后移一位

关注微信公众号，最新技术干货实时推送