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在Java里Iterator是如何遍历集合的_迭代器工作原理解析

P粉602998670

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发布时间:2025-12-23 15:59:02

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来源于php中文网

原创

Iterator 是接口,实际遍历由集合内部迭代器实现,如 ArrayList.Itr 用 cursor/lastRet 跟踪位置,LinkedList.ListItr 基于 Node 移动,HashMap.KeyIterator 扫描哈希桶;hasNext()、next()、remove() 构成状态机协同工作,并通过 modCount 和 expectedModCount 实现 fail-fast 机制保障单线程遍历安全;增强 for 循环是其语法糖。

在java里iterator是如何遍历集合的_迭代器工作原理解析

Java 中的 Iterator 并不“自己遍历”,而是提供了一套统一、安全的访问集合元素的协议。它的核心是“按需取值”和“解耦遍历逻辑与数据结构”,背后依赖的是集合自身实现的迭代器(如 ArrayList.ItrLinkedList.ListItr),而非 Iterator 接口本身执行遍历。

Iterator 是一个接口,真正干活的是集合的内部迭代器实现

当你调用 list.iterator(),实际返回的是该集合类私有的迭代器子类实例。比如:

  • ArrayList 返回的是其静态内部类 Itr,它用 cursor(下一个要返回的索引)和 lastRet(上一次返回的索引)来跟踪位置;
  • LinkedList 返回的是 ListItr,基于双向链表节点(Node)向前/向后移动;
  • HashMap 的 keySet().iterator() 返回的是 KeyIterator,本质是在哈希桶数组 + 链表/红黑树结构中线性扫描非空桶。

遍历过程靠三个关键方法协同完成

hasNext() 判断是否还有元素可读,next() 返回当前元素并推进位置,remove()(可选)删除上一次 next() 返回的元素。它们不是独立运行的,而是一套状态机:

  • hasNext() 检查当前位置是否越界(如 cursor != size),不改变状态;
  • next() 先校验并发修改(modCount == expectedModCount),再返回 elementData[cursor] 并自增 cursor,同时把 lastRet 设为该索引;
  • remove() 必须紧跟在 next() 之后调用,它会删掉 elementData[lastRet],并修正 cursorlastRet,同时更新 modCount

fail-fast 机制保障遍历期间的数据一致性

每个集合维护一个 modCount(修改计数器),迭代器创建时记录为 expectedModCount。只要集合被结构化修改(add/remove 元素),modCount 就加 1;每次 next()remove() 前都会检查二者是否一致。不一致就抛 ConcurrentModificationException —— 这不是为了防止多线程并发,而是防止“单线程里边遍历边改集合”这种常见错误。

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增强 for 循环只是 Iterator 的语法糖

for (String s : list),编译后等价于:

Iterator it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
  String s = it.next();
  // your code
}

所以它同样受 fail-fast 保护,也不能在循环体内直接调用 list.remove(),否则会触发异常。

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