java 增强型for循环 详解

Java 增强型 for 循环（Enhanced for Loop）详解

增强型 for 循环（也称为 "for-each" 循环）是 Java 从 JDK 5 开始引入的一种便捷循环语法，旨在简化对数组或集合类的迭代操作。

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1. 基本语法

语法格式

for (类型 变量 : 迭代对象) {
    // 循环体
}

• 类型：迭代对象中元素的类型。
• 变量：每次迭代时，存储当前元素的变量。
• 迭代对象 ：数组或实现了 Iterable 接口的集合（如 List、Set 等）。

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2. 使用示例

2.1 遍历数组

public class EnhancedForArray {
    public static void main(String[] args) {
        int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

        for (int num : numbers) {
            System.out.println(num); // 输出：1, 2, 3, 4, 5
        }
    }
}

2.2 遍历集合

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class EnhancedForList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("Apple");
        fruits.add("Banana");
        fruits.add("Cherry");

        for (String fruit : fruits) {
            System.out.println(fruit); // 输出：Apple, Banana, Cherry
        }
    }
}

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3. 特性与限制

3.1 特性

1. 简洁性：

   • 不需要手动管理索引或迭代器，代码更易读。
   • 对比传统 for 循环，不需要获取数组长度或调用集合的迭代器。

2. 适用性广泛：

   • 可用于数组、List、Set、Map（遍历 entrySet()、keySet() 或 values()）。

3.2 限制

1. 无法修改集合结构：

   • 增强型 for 循环中，不能直接对集合进行 add 或 remove 操作，否则会抛出 ConcurrentModificationException。

   • 示例：

     List<String> list = new ArrayList<>();
     list.add("A");
     list.add("B");
     
     for (String s : list) {
         if (s.equals("A")) {
             list.remove(s); // 会抛出异常
         }
     }

   • 如果需要修改集合结构，可以使用 迭代器：

     Iterator<String> iterator = list.iterator();
     while (iterator.hasNext()) {
         String s = iterator.next();
         if (s.equals("A")) {
             iterator.remove(); // 安全地删除元素
         }
     }

2. 无法访问索引：

   • 增强型 for 循环中无法直接获取元素的索引。如果需要索引，需使用传统 for 循环：

     String[] fruits = {"Apple", "Banana", "Cherry"};
     for (int i = 0; i < fruits.length; i++) {
         System.out.println("Index " + i + ": " + fruits[i]);
     }

3. 只支持顺序访问：

   • 适用于 Iterable 接口的集合（如 List、Set），不适用于需要随机访问的场景。

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4. 遍历 Map 的增强型 for

4.1 遍历 keySet

遍历 Map 的所有键：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class EnhancedForMap {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("A", 1);
        map.put("B", 2);
        map.put("C", 3);

        for (String key : map.keySet()) {
            System.out.println("Key: " + key + ", Value: " + map.get(key));
        }
    }
}

4.2 遍历 entrySet

更高效地同时遍历键和值：

for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
    System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
}

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5. 适用场景

1. 遍历数组：

   • 对于大小已知且不需要修改的数组，增强型 for 是最佳选择。

2. 遍历集合：

   • 遍历 List、Set 等集合，尤其是当集合不需要修改时。

3. 遍历 Map：

   • 使用 entrySet() 时，增强型 for 简洁而高效。

4. 简化代码：

   • 避免手动管理索引或迭代器。

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6. 常见问题

6.1 为什么增强型 for 循环不能修改集合？

增强型 for 底层使用了 迭代器 来遍历集合，如果直接修改集合结构（如添加或删除元素），会导致迭代器失效，抛出 ConcurrentModificationException。

6.2 如何在增强型 for 中访问索引？

可以在增强型 for 中手动维护索引：

String[] fruits = {"Apple", "Banana", "Cherry"};
int index = 0;
for (String fruit : fruits) {
    System.out.println("Index " + index + ": " + fruit);
    index++;
}

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7. 底层实现

增强型 for 循环的本质是使用了 迭代器 来实现的。

伪代码

对于 Iterable 对象：

for (Type element : collection) {
    Iterator<Type> it = collection.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        Type element = it.next();
        // 循环体
    }
}

对于数组：

for (Type element : array) {
    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
        Type element = array[i];
        // 循环体
    }
}

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8. 总结

优点

• 简化代码：适合大多数迭代场景，避免手动处理索引和迭代器。
• 可读性高：语法简洁，专注于元素处理。

缺点

• 不能直接操作索引。
• 不支持修改集合结构。
• 适用于顺序访问，不适合随机访问场景。

增强型 for 循环是 Java 中对迭代器模式的进一步抽象，它让遍历变得更加简单、高效，是开发中非常常用的工具。