迭代器模式 - 技术栈

1.理解增强for循环的本质

java 复制代码

    public static void main(String[] args) {

        List<User> userList = new ArrayList<>();
        userList.add(new User("Tom", 12));
        userList.add(new User("Bob", 13));

        for(User u: userList){
            System.out.println(u);
        }
    }

为什么userList可以可以使用增强for循环，而我们自定义的User对象不能使用增强for 循环。要理解其中发生了什么，我们可以查看编译后的字节码：

发现其实增强for循环等价于以下写法：

java 复制代码

    public static void main(String[] args) {

        List<User> userList = new ArrayList<>();
        userList.add(new User("Tom", 12));
        userList.add(new User("Bob", 13));


        Iterator<User> iterator = userList.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            User u = iterator.next();
            System.out.println(u);
        }
    }

发现增强for循环的背后是通过生成iterator对象，从而利用iterator提供的方法进行遍历。

2. java中的Iterator类

接下来我们可以查看List背后的源码，观察其是如何实现迭代器模式的。

一层层点击，发现实质上List实现了Iterable的接口并重写了iterator()才具备迭代功能。

因此如果我们想要使用增强for循环，就必须使遍历的对象实现Iterable的接口。

3. 探索ArrayList背后的迭代器模式

ArrayList实现了Iterable(可迭代对象)的接口并重写了iterator(),返回一个迭代器（Iterator）对象

其中迭代器对象的hasNext主要根据当前的游标和数组的尺寸大小进行判断。next()首先进行了一系列判断，然后获取当前游标的值并使得游标加一。

那我们是否能在迭代的过程中增加或删除数据呢？通过以下代码进行验证

java 复制代码

    public static void main(String[] args) {

        List<User> userList = new ArrayList<>();
        userList.add(new User("Tom", 12));
        userList.add(new User("Bob", 13));


        Iterator<User> iterator = userList.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            User u = iterator.next();
            if(u.getAge()==12){
                userList.add(new User("txt",13));
            }
        }
    }

发现抛出异常，点进去发现原来是在 checkForComodification();抛出异常。

因此，在 Java 中，直接通过 for-each 循环（或普通 for 循环结合 Iterator）遍历集合时，直接调用 List 的 add()、remove() 等方法修改集合会触发 ConcurrentModificationException。这是因为集合的 modCount（修改计数器）和迭代器的 expectedModCount（预期修改计数器）不一致，导致迭代器的并发修改检查失败。正确的做法是：显式使用 Iterator 的 remove() 方法,通过Iterator遍历并调用其自身(iterator)的 remove() 方法删除元素，此时 Iterator 会同步更新 expectedModCount，避免异常。

4. 案例：读取文件，避免OM问题

改造以下原始代码，利用迭代器模式，读取问题，避免内存溢出问题。

java 复制代码

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        List<User> userList=new ArrayList<>();
        String filePath = FileRead.class.getClassLoader().getResource("User.user").getPath();
        List<String> lines = Files.readAllLines(new File(filePath).toPath());
        for(String  l: lines){
            String substring = l.substring(1, l.length() - 1);
            String[] split = substring.split(",");
            userList.add(new User(split[0],Integer.parseInt(split[1])));
        }
    }

利用 BufferedReader 的迭代器模式逐行读取文件内容，并避免内存溢出问题

java 复制代码

public class ReadFile {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String filePath = ReadFile.class.getClassLoader().getResource("User.user").getPath();

        // 使用 BufferedReader 逐行读取文件内容
        try (BufferedReader reader = Files.newBufferedReader(Paths.get(filePath))) {
            Iterator<String> lineIterator = new LineIterator(reader);

            while (lineIterator.hasNext()) {
                String line = lineIterator.next();
                // 去掉首尾的括号并分割字段
                String substring = line.substring(1, line.length() - 1);
                String[] split = substring.split(",");

                // 创建 User 对象并处理（此处仅打印作为示例）
                User user = new User(split[0], Integer.parseInt(split[1]));
                System.out.println(user);
            }
        }
    }

    // 自定义 LineIterator 实现迭代器模式
    static class LineIterator implements Iterator<String> {
        private final BufferedReader reader;
        private String nextLine;

        public LineIterator(BufferedReader reader) throws IOException {
            this.reader = reader;
            this.nextLine = reader.readLine(); // 初始化第一行
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return nextLine != null;
        }

        @Override
        public String next() {
            String currentLine = nextLine;
            try {
                nextLine = reader.readLine(); // 读取下一行
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException("Error reading next line", e);
            }
            return currentLine;
        }
    }

    // User 类定义
    static class User {
        private final String name;
        private final int age;

        public User(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "User{name='" + name + "', age=" + age + "}";
        }
    }
}