这道迭代器笔试题，居然难倒很多人

有位小朋友最近正在为年后换工作做准备，但是遇到一个问题，觉得很不可思议的一道笔试题。然后我把这道题发到技术群里，发现很多人居然不知道，很多都是连蒙带猜的说。感觉很有必要写一篇文章来说道说道。

奇怪的笔试题

阅读下面这段代码，请写出这段代码的输出内容：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.*;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        List 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");
    }
}

他写出来的答案是：

1
3
4

答案明显不对，因为在第一个while里的 iterator.hasNext()==false后才会到第二个while里来，同一个Iterator对象，前面调一次iterator.hasNext()==false，再判断一次结果不还是一样吗？，

所以第二个while判断为false，也就不会再去遍历iterator了，由此可知本体答案是：4。

下面我们来分析一下为什么是具体底层是怎么实现的。

这里的Iterator是什么？

• 迭代器是一种模式、详细可见其设计模式，可以使得序列类型的数据结构的遍历行为与被遍历的对象分离，即我们无需关心该序列的底层结构是什么样子的。只要拿到这个对象,使用迭代器就可以遍历这个对象的内部
• Iterable 实现这个接口的集合对象支持迭代，是可以迭代的。实现了这个可以配合foreach使用~
• Iterator 迭代器，提供迭代机制的对象，具体如何迭代是这个Iterator接口规范的。

Iterator说明

public interface Iterator { 
    //每次next之前，先调用此方法探测是否迭代到终点
    boolean hasNext();
    //返回当前迭代元素 ，同时，迭代游标后移
    E next(); 
    /*删除最近一次已近迭代出出去的那个元素。
     只有当next执行完后，才能调用remove函数。
     比如你要删除第一个元素，不能直接调用 remove()   而要先next一下( );
     在没有先调用next 就调用remove方法是会抛出异常的。
     这个和MySQL中的ResultSet很类似    */
    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    } 
    default void forEachRemaining(Consumer action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        while (hasNext())
            action.accept(next());
    }
}

这里的实现类是ArrayList的内部类Itr。

private class Itr implements Iterator {
        int cursor;       // index of next element to return
        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
        //modCountshi ArrayList中的属性，当添加或删除的时候moCount值会增加或者减少
        //这里主要是给fail-fast使用，避免一遍在遍历，一遍正在修改导致数据出错
        //此列表在结构上被修改的次数。结构修改是指改变结构尺寸的修改列表，
        //或者以这样的方式对其进行扰动,进步可能会产生错误的结果。
        int expectedModCount = modCount;
        
        public boolean hasNext() {
            //cursor初始值为0，没掉一次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中的数组赋给elementData
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            //每调用一次next方法，游标就加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 {
                //调用ArrayList中remove方法，溢出该元素
                ArrayList.this.remove(lastRet);
                //cursor=lastRet+1，
                //所以此时相当于cursor=cursor-1
                cursor = lastRet;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
        final void checkForComodification() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
}

再回到上面题目中：

第一个iterator.hasNext()

第1次循环

• 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次循环

• 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"给删除了，所以size==2。

第3次循环

• 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次循环

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

第二个iterator.hasNext()

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

所以，最后只输出"4"，即答案为4.

Iterator与泛型搭配

• Iterator对集合类中的任何一个实现类，都可以返回这样一个Iterator对象。可以适用于任何一个类。
• 因为集合类(List和Set等)可以装入的对象的类型是不确定的,从集合中取出时都是Object类型,用时都需要进行强制转化,这样会很麻烦,用上泛型,就是提前告诉集合确定要装入集合的类型,这样就可以直接使用而不用显示类型转换.非常方便.

foreach和Iterator的关系

• for each以用来处理集合中的每个元素而不用考虑集合定下标。就是为了让用Iterator简单。但是删除的时候，区别就是在remove，循环中调用集合remove会导致原集合变化导致错误，而应该用迭代器的remove方法。

使用for循环还是迭代器Iterator对比

• 采用ArrayList对随机访问比较快，而for循环中的get()方法，采用的即是随机访问的方法，因此在ArrayList里，for循环较快
• 采用LinkedList则是顺序访问比较快，iterator中的next()方法，采用的即是顺序访问的方法，因此在LinkedList里，使用iterator较快
• 从数据结构角度分析,for循环适合访问顺序结构,可以根据下标快速获取指定元素.而Iterator 适合访问链式结构,因为迭代器是通过next()和Pre()来定位的.可以访问没有顺序的集合.
• 而使用 Iterator 的好处在于可以使用相同方式去遍历集合中元素，而不用考虑集合类的内部实现（只要它实现了 java.lang.Iterable 接口），如果使用 Iterator 来遍历集合中元素，一旦不再使用 List 转而使用 Set 来组织数据，那遍历元素的代码不用做任何修改，如果使用 for 来遍历，那所有遍历此集合的算法都得做相应调整,因为List有序,Set无序,结构不同,他们的访问算法也不一样.（还是说明了一点遍历和集合本身分离了）。

总结

• 迭代出来的元素都是原来集合元素的拷贝。
• Java集合中保存的元素实质是对象的引用，而非对象本身。
• 迭代出的对象也是引用的拷贝，结果还是引用。那么如果集合中保存的元素是可变类型的，那么可以通过迭代出的元素修改原集合中的对象。

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