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Java源碼分析：深入探討Iterator模式
java.util包中包含了一系列重要的集合類。本文將從分析源碼入手，深入研究一個(gè)集合類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及遍歷集合的迭代模式的源碼實(shí)現(xiàn)內(nèi)幕。
下面我們先簡單討論一個(gè)根接口Collection，然后分析一個(gè)抽象類AbstractList和它的對(duì)應(yīng)Iterator接口，并仔細(xì)研究迭代子模式的實(shí)現(xiàn)原理。
本文討論的源代碼版本是JDK 1.4.2，因?yàn)镴DK 1.5在java.util中使用了很多泛型代碼，為了簡化問題，所以我們還是討論1.4版本的代碼。
集合類的根接口Collection
2、
Collection接口是所有集合類的根類型。它的一個(gè)主要的接口方法是：
boolean add(Object c)
add()方法將添加一個(gè)新元素。注意這個(gè)方法會(huì)返回一個(gè)boolean，但是返回值不是表示添加成功與否。仔細(xì)閱讀doc可以看到，Collection規(guī)定：如果一個(gè)集合拒絕添加這個(gè)元素，無論任何原因，都必須拋出異常。這個(gè)返回值表示的意義是add()方法執(zhí)行后，集合的內(nèi)容是否改變了（就是元素有無數(shù)量，位置等變化），這是由具體類實(shí)現(xiàn)的。即：如果方法出錯(cuò)，總會(huì)拋出異常；返回值僅僅表示該方法執(zhí)行后這個(gè)Collection的內(nèi)容有無變化。
類似的還有：
boolea
3、n addAll(Collection c);
boolean remove(Object o);
boolean removeAll(Collection c);
boolean remainAll(Collection c);
Object[] toArray()方法很簡單，把集合轉(zhuǎn)換成數(shù)組返回。Object[] toArray(Object[] a)方法就有點(diǎn)復(fù)雜了，首先，返回的Object[]仍然是把集合的所有元素變成的數(shù)組，但是類型和參數(shù)a的類型是相同的，比如執(zhí)行：
String[] o = (String[])c.toArray(new
4、String[0]);
得到的o實(shí)際類型是String[]。
其次，如果參數(shù)a的大小裝不下集合的所有元素，返回的將是一個(gè)新的數(shù)組。如果參數(shù)a的大小能裝下集合的所有元素，則返回的還是a，但a的內(nèi)容用集合的元素來填充。尤其要注意的是，如果a的大小比集合元素的個(gè)數(shù)還多，a后面的部分全部被置為null。
最后一個(gè)最重要的方法是iterator()，返回一個(gè)Iterator（迭代子），用于遍歷集合的所有元素。
用Iterator模式實(shí)現(xiàn)遍歷集合
Iterator模式是用于遍歷集合類的標(biāo)準(zhǔn)訪問方法。它可以把訪問邏輯從不同類型的集合類中抽象出來，從而避免向客戶端暴露集合的
5、內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
例如，如果沒有使用Iterator，遍歷一個(gè)數(shù)組的方法是使用索引：
for(int i=0; i
而訪問一個(gè)鏈表（LinkedList）又必須使用while循環(huán)：
while((e=e.next())!=null) { ... e.data() ... }
以上兩種方法客戶端都必須事先知道集合的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，訪問代碼和集合本身是緊耦合，無法將訪問邏輯從集合類和客戶端代碼中分離出來，每一種集合對(duì)應(yīng)一種遍歷方法，客戶端代碼無法復(fù)用。
更恐怖的是，如果以后需要把ArrayList更換為LinkedList，則原來的客戶端代碼必須全部重寫。
6、 為解決以上問題，Iterator模式總是用同一種邏輯來遍歷集合：
for(Iterator it = c.iterater(); it.hasNext(); ) { ... }
奧秘在于客戶端自身不維護(hù)遍歷集合的"指針"，所有的內(nèi)部狀態(tài)（如當(dāng)前元素位置，是否有下一個(gè)元素）都由Iterator來維護(hù)，而這個(gè)Iterator由集合類通過工廠方法生成，因此，它知道如何遍歷整個(gè)集合。
客戶端從不直接和集合類打交道，它總是控制Iterator，向它發(fā)送"向前"，"向后"，"取當(dāng)前元素"的命令，就可以間接遍歷整個(gè)集合。
首先看看java.util.Iterator接口的
7、定義：
public interface Iterator {
boolean hasNext();
Object next();
void remove();
}
依賴前兩個(gè)方法就能完成遍歷，典型的代碼如下：
for(Iterator it = c.iterator(); it.hasNext(); ) {
Object o = it.next();
// 對(duì)o的操作...
}
在JDK1.5中，還對(duì)上面的代碼在語法上作了簡化：
// Type是具體的類型，如String。
for(Typ
8、e t : c) {
// 對(duì)t的操作...
}
每一種集合類返回的Iterator具體類型可能不同，Array可能返回ArrayIterator，Set可能返回SetIterator，Tree可能返回TreeIterator，但是它們都實(shí)現(xiàn)了Iterator接口，因此，客戶端不關(guān)心到底是哪種Iterator，它只需要獲得這個(gè)Iterator接口即可，這就是面向?qū)ο蟮耐Α?
Iterator源碼剖析
讓我們來看看AbstracyList如何創(chuàng)建Iterator。首先AbstractList定義了一個(gè)內(nèi)部類（inner class）：
private class Itr implements Iterator {
...
}
而iterator()方法的定義是：
public Iterator iterator() {
return new Itr();
}
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