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增強for迴圈(for each)的實現原理

在JAVA中,遍歷集合和陣列一般有以下三種形式:

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.print(list.get(i) + ",");
}

Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.print(iterator.next() + ",");
}

for (Integer i : list) {
    System.out.print(i + ",");
}

第一種是普通的for迴圈遍歷、第二種是使用迭代器進行遍歷,第三種我們一般稱之為增強for迴圈(for each)。

實現原理 可以看到,第三種形式是JAVA提供的語法糖,這裡我們剖洗一下,這種增強for迴圈底層是如何實現的。

我們對以下程式碼進行反編譯:

 for (Integer i : list) {
       System.out.println(i);
   }

反編譯後:

 Integer i;
    for(Iterator iterator = list.iterator(); iterator.hasNext(); System.out.println(i)){
        i = (Integer)iterator.next();        
    }

反編譯後的程式碼其實比較複雜,我們按照執行順序拆解一下

Integer i; 定義一個臨時變數i Iterator iterator = list.iterator(); 獲取List的迭代器 iterator.hasNext(); 判斷迭代器中是否有未遍歷過的元素 i = (Integer)iterator.next(); 獲取第一個未遍歷的元素,賦值給臨時變數i System.out.println(i) 輸出臨時變數i的值

如此迴圈往復,直到遍歷完List中的所有元素。

通過反編譯,我們看到,其實JAVA中的增強for迴圈底層是通過迭代器模式來實現的。

問題 既然增強for迴圈通過迭代器實現,那麼必然有迭代器的特性。在Java中的fail-fast機制

中有介紹過。在使用迭代器遍歷元素的時候,在對集合進行刪除的時候一定要注意,使用不當有可能發生ConcurrentModificationException,如以下程式碼:

for (Student stu : students) {    
    if (stu.getId() == 2)     
        students.remove(stu);    
}

會丟擲ConcurrentModificationException異常。

Iterator是工作在一個獨立的執行緒中,並且擁有一個 mutex 鎖。 Iterator被建立之後會建立一個指向原來物件的單鏈索引表,當原來的物件數量發生變化時,這個索引表的內容不會同步改變,所以當索引指標往後移動的時候就找不到要迭代的物件,所以按照 fail-fast 原則 Iterator 會馬上丟擲java.util.ConcurrentModificationException異常。

所以 Iterator 在工作的時候是不允許被迭代的物件被改變的。但你可以使用 Iterator 本身的方法 remove() 來刪除物件,Iterator.remove() 方法會在刪除當前迭代物件的同時維護索引的一致性。

正確的在遍歷的同時刪除元素的姿勢:

Iterator<Student> stuIter = students.iterator();    
while (stuIter.hasNext()) {    
    Student student = stuIter.next();    
    if (student.getId() == 2)    
        stuIter.remove();
        //這裡要使用Iterator的remove方法移除當前物件,如果使用List的remove方法,
        //則同樣會出現ConcurrentModificationException    
}