Java源码分析：深刻探讨Iterator模式

Java源码分析：深刻探讨Iterator模式

做者：兄弟连 www.itxdl.cn

　java.util包中包含了一系列重要的集合类。本文将从分析源码入手，深刻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。

 

　　下面咱们先简单讨论一个根接口Collection，而后分析一个抽象类AbstractList和它的对应Iterator接口，并仔细研究迭代子模式的实现原理。

 

　　本文讨论的源代码版本是JDK 1.4.2，由于JDK 1.5在java.util中使用了不少泛型代码，为了简化问题，因此咱们仍是讨论1.4版本的代码。

 

　　集合类的根接口Collection

 

　　Collection接口是全部集合类的根类型。它的一个主要的接口方法是：

 

　　boolean add(Object c)

 

　　add()方法将添加一个新元素。注意这个方法会返回一个boolean，可是返回值不是表示添加成功与否。仔细阅读doc能够看到，Collection规定：若是一个集合拒绝添加这个元素，不管任何缘由，都必须抛出异常。这个返回值表示的意义是add()方法执行后，集合的内容是否改变了（就是元素有无数量，位置等变化），这是由具体类实现的。即：若是方法出错，总会抛出异常；返回值仅仅表示该方法执行后这个Collection的内容有无变化。

 

　　相似的还有：

 

　　boolean addAll(Collection c);

　　boolean remove(Object o);

　　boolean removeAll(Collection c);

　　boolean remainAll(Collection c);

 

　　Object[] toArray()方法很简单，把集合转换成数组返回。Object[] toArray(Object[] a)方法就有点复杂了，首先，返回的Object[]仍然是把集合的全部元素变成的数组，可是类型和参数a的类型是相同的，好比执行：

 

　　String[] o = (String[])c.toArray(new String[0]);

 

　　获得的o实际类型是String[]。

 

　　其次，若是参数a的大小装不下集合的全部元素，返回的将是一个新的数组。若是参数a的大小能装下集合的全部元素，则返回的仍是a，但a的内容用集合的元素来填充。尤为要注意的是，若是a的大小比集合元素的个数还多，a后面的部分所有被置为null。

 

　　最后一个最重要的方法是iterator()，返回一个Iterator（迭代子），用于遍历集合的全部元素。

 

　　用Iterator模式实现遍历集合

　　

　　Iterator模式是用于遍历集合类的标准访问方法。它能够把访问逻辑从不一样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。

 

　　例如，若是没有使用Iterator，遍历一个数组的方法是使用索引：

 

　　for(int i=0; i

　　而访问一个链表（LinkedList）又必须使用while循环：

 

　　while((e=e.next())!=null) { ... e.data() ... }

 

　　以上两种方法客户端都必须事先知道集合的内部结构，访问代码和集合自己是紧耦合，没法将访问逻辑从集合类和客户端代码中分离出来，每一种集合对应一种遍历方法，客户端代码没法复用。

 

　　更恐怖的是，若是之后须要把ArrayList更换为LinkedList，则原来的客户端代码必须所有重写。

 

　　为解决以上问题，Iterator模式老是用同一种逻辑来遍历集合：

 

　　for(Iterator it = c.iterater(); it.hasNext(); ) { ... }

 

　　奥秘在于客户端自身不维护遍历集合的"指针"，全部的内部状态（如当前元素位置，是否有下一个元素）都由Iterator来维护，而这个Iterator由集合类经过工厂方法生成，所以，它知道如何遍历整个集合。

 

　　客户端从不直接和集合类打交道，它老是控制Iterator，向它发送"向前"，"向后"，"取当前元素"的命令，就能够间接遍历整个集合。

 

　　首先看看java.util.Iterator接口的定义：

 

　　public interface Iterator {

　　boolean hasNext();

　　Object next();

　　void remove();

　　}

 

　　依赖前两个方法就能完成遍历，典型的代码以下：

 

　　for(Iterator it = c.iterator(); it.hasNext(); ) {

　　Object o = it.next();

　　// 对o的操做...

　　}

 

　　在JDK1.5中，还对上面的代码在语法上做了简化：

 

　　// Type是具体的类型，如String。

　　for(Type t : c) {

　　// 对t的操做...

　　}

 

 

　　每一种集合类返回的Iterator具体类型可能不一样，Array可能返回ArrayIterator，Set可能返回SetIterator，Tree可能返回TreeIterator，可是它们都实现了Iterator接口，所以，客户端不关心究竟是哪一种Iterator，它只须要得到这个Iterator接口便可，这就是面向对象的威力。

　　 Iterator源码剖析

 

　　让咱们来看看AbstracyList如何建立Iterator。首先AbstractList定义了一个内部类（inner class）：

 

　　private class Itr implements Iterator {

　　...

　　}

 

　　而iterator()方法的定义是：

 

　　public Iterator iterator() {

　　return new Itr();

　　}