Java 集合高级（二）单列集合三种通用遍历方式与迭代器底层源码

前言

上一篇我们讲解了集合整体架构、Collection 顶层接口基础 API，本篇学习所有单列集合通用的三种遍历方式：迭代器、增强 for 循环、forEach 方法，同时拆解迭代器底层源码，搞懂指针移动原理。

一、前置区分：哪些集合能用通用遍历

1. List 接口：有索引，除通用三种遍历外，还支持普通 for 循环
2. Set 接口：无索引，只能使用本篇三种通用遍历单列集合全部实现 Iterable 接口，所以都支持迭代器遍历。

二、方式 1：迭代器 Iterator 遍历

1. 迭代器核心两个方法

方法	作用
boolean hasNext()	判断集合是否还有未取出元素，有返回 true，无返回 false
E next()	取出当前指针指向的元素，同时指针自动后移一位

2. 基础代码示例

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

public class IteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("拿");
        list.add("了");
        list.add("橘");
        list.add("子");
        list.add("跑");
        list.add("啊");

        // 1. 获取迭代器对象
        Iterator<String> it = list.iterator();
        // 2. while循环判断是否有下一个元素
        while(it.hasNext()){
            // 取出元素，指针后移
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

重要注意点

循环中next()方法只调用一次，多次调用会出现元素跳跃、NoSuchElementException 异常。

3. ArrayList 迭代器底层源码解析

private class Itr implements Iterator<E> {
    int cursor;       // 指针，记录当前待取元素下标
    int lastRet = -1;

    // 判断是否还有元素
    public boolean hasNext() {
        return cursor != size;
    }

    // 取出元素，指针+1
    public E next() {
        int i = cursor;
        cursor = i + 1;
        return (E) elementData[lastRet = i];
    }
}

运行逻辑：

1. cursor 初始值 0，size 为集合总元素数量；
2. hasNext()判断 cursor 是否等于 size，不等代表还有元素；
3. next()先保存当前 cursor 下标，cursor 自增 1，再取出数组对应下标元素返回；
4. 当 cursor 等于 size 时，hasNext()返回 false，循环结束。

迭代器小结

Iterator<String> it = 集合对象.iterator();
while(it.hasNext()) {
    String s = it.next();
    System.out.println(s);
}

• hasNext()：判断剩余元素
• next()：取元素 + 指针后移
• 禁止循环内多次调用 next ()

三、方式 2：增强 for 循环（JDK5 推出）

1. 底层本质

内部依旧封装 Iterator 迭代器，简化迭代器代码书写，仅用于遍历集合 / 数组，无法在遍历过程中修改集合。

2. 语法格式

for (元素数据类型 变量名 : 集合/数组) {
    // 使用变量
}

3. 代码演示

import java.util.ArrayList;

public class ForEachDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");

        // 增强for遍历
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

四、方式 3：forEach 遍历方法（JDK8）

1. 方法定义

Collection 接口默认方法：default void forEach(Consumer<? super T> action)接收函数式接口 Consumer，遍历每个元素执行自定义操作。

2. Lambda 写法

import java.util.ArrayList;

public class ForEachMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("苹果");
        list.add("香蕉");
        list.add("葡萄");
        // lambda表达式
        list.forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

五、本篇统一小结

1. 单列集合通用三种遍历：迭代器 Iterator、增强 for 循环、forEach 方法；
2. Set 无索引，只能用这三种；List 额外支持普通 for、ListIterator；
3. 迭代器依靠 cursor 指针遍历，hasNext 判断、next 取值并移动指针；
4. 增强 for 底层是迭代器，语法最简，仅做遍历；
5. forEach 是 JDK8 函数式遍历，配合 Lambda 简化代码；
6. 遍历集合时，不要多次调用 next ()，避免异常。