Java Iterator 和 ListIterator 迭代器 以及 併發修改異常 ConcurrentModificationException

Java Iterator ListIterator 迭代器 以及 併發修改異常 ConcurrentModificationException

• 迭代器內部定義了一個 cursor 變量，用來指示當前遍歷到了什麼位置。每次調用 next() 或 previous() 對該值做出相應的 遞增或遞減 操作，以此實現順序迭代。
  

• 當調用 hasNext() 方法時，判斷 cursor 變量是否等於集合大小，如果不等於，說明後面還有元素可以正序迭代。
  

• 當調用 hasPrevious() 方法時，判斷 cursor 變量是否小於 0 ，如果不等於，說明前面還有元素可以倒序迭代。
  

Iterator 迭代器

• 方法示例

  ArrayList<Character> list = new ArrayList<>();
  // 添加元素
  for (char c = 'A'; c <= 'G'; c++) {
      list.add(c);
  }
  
  Iterator<Character> it = list.iterator();
  
  // hasNext() 判斷是否還有元素可以迭代
  while (it.hasNext()) {
      char c = it.next(); // next() 返回下一個元素
  
      if (c == 'C') {
          it.remove(); // remove() 移除元素
      } else {
          System.out.print(c + ", ");
      }
  }

• 運行結果
  

• Iterator 的方法

  方法	功能
  hasNext()	判斷集合列表中是否還有可以迭代的元素
  next()	返回下一個元素
  remove()	移除最近返回的一個元素

ListIterator 迭代器

• 方法示例

  ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
  // 添加元素
  for (int i = 1; i <= 3; i++) {
      list.add(i);
  }
  
  ListIterator<Integer> li = list.listIterator();
  
  boolean flag = true;
  
  // 如果是正序迭代 或者 有前一個可以迭代的元素
  while (flag || li.hasPrevious()) {
      int index = 0;
      int ele = 0;
  
      if (flag) {
          index = li.nextIndex(); // nextIndex() 返回下一個元素的索引
          ele = li.next(); // next() 返回下一個元素
      } else {
          index = li.previousIndex(); // previousIndex 返回上一個元素的索引
          ele = li.previous(); // previous() 返回上一個元素
      }
  
      if (ele == 1) {
          // 如果迭代到的元素是 1 ，則將該元素替換成 0
          li.set(0); // set() 用指定元素替換最後返回的元素
      } else if (ele == 3) {
          li.remove(); // remove() 移除最後返回的元素
      }
  
      System.out.println("(" + index + ") = " + ele);
  
      // 判斷是否還有下一個可以迭代的元素
      if (!li.hasNext()) {
          flag = false;
          li.add(10); // add() 添加一個元素
      }
  
  }

• 運行結果
  

• ListIterator 的方法

  方法	功能
  hasNext()	判斷是否還有下一個元素可以迭代
  next()	返回下一個元素
  hasPrevious()	判斷是否還有上一個元素可以迭代
  previous()	返回上一個元素
  add()	返回上一個元素
  set(E e)	用指定的元素替換最近返回的元素
  remove()	移除最近返回的元素

併發修改異常

• 簡單來講，併發修改異常就是在對集合元素進行迭代的時候，集合本身發生了改變，所以拋出此異常。先來看一個示例。

• 示例

  ArrayList<Character> list = new ArrayList<>();
  // 添加元素
  for (char c = 'A'; c <= 'G'; c++) {
      list.add(c);
  }
  
  // 獲得集合的迭代器
  Iterator<Character> it = list.iterator();
  
  while (it.hasNext()) {
      char c = it.next();
  
      if (c == 'D') {
          list.remove(new Character(c));
      }
  
      System.out.println(c);
  }

• 運行結果
  

• 原因

  • 上面已經提到，併發修改異常 是在迭代過程中，被迭代的集合發生了變化才引發的。那麼看下面代碼中用 藍色 標識的代碼，這裏顯然對集合中的元素進行了 移除操作。
    
    
    
    
  • 需要注意的是，該異常並不是移除操作引發的 ，而是上面用 紅色 標識的代碼，也就是下一次循環去獲取集合元素的時候引發的。具體是怎麼回事這要講一下源碼，看下圖。
    
    
    
    
  • 源代碼 next() 方法中，調用了一個 checkForComodification() 方法，這是什麼呢？ 繼續跟下去看一下。
    
    
    
    

  • 看上圖，代碼顯示，如果 modCount 不等於 expectedModCount 則拋出 併發修改異常 。那麼這兩個變量都是什麼意思呢？我們繼續分析源碼。
    
    
    集合在創建時： modCount 的值默認是 0 那麼這個值在什麼情況下會發生變化呢？

  • 首先，我們看添加元素 add() 方法。
    
    這裏調用了一個 ensureCapacityInternal() 方法，跟下去看一下。
    
    

  • 看上面的圖片，在 調用 ensureCapacityInternal() 方法後，ensureCapacityInternal() 方法裏又調用了一個 ensureExplicitCapacity() 方法，而 modCount 值的改變就是發生在這個方法裏，當然，在 add() 方法調用 ensureCapacityInternal() 之前，元素的添加操作就以及完成了， 實際上包括 remove()、set() 操作最後都會遞增 modCound。也就是說，只要對集合進行了操作，這個 modCount 值就會遞增一次。

  • 現在，我們搞清楚了 modCount 是怎麼回事，那 expectedModCount 又是怎麼回事呢？看下圖。
    
    
    
    

  • 當我們調用集合的 iterator() 方法獲得迭代器時，底層實際上是給我們 new 了一個 Itr 內部類對象，這個內部類實現了 Iterator 接口。

  • 看上圖箭頭標識 1 的位置，在創建迭代器 Itr 對象的時候，先用 expectedModCount 把集合的 modCount 值記錄下來。

  • 講到這裏，再返回上面看一下前面說到的 調用迭代器的 next() 爲什麼引發 併發修改異常 就明白怎麼回事了。

總結

• 實現了 Iterator 迭代器接口的集合都可以使用迭代器對其元素進行遍歷。

• ListIterator 可以再迭代時對集合進行 add、set、remove 操作，而 Iterator 迭代器只能在迭代時對集合進行 remove 操作。

• 不允許在迭代時對集合進行操作，當然，使用迭代器本身提供的方法除外，原因這裏不再圖文分析，簡單說一下吧，在使用迭代器本身提供的方法對集合操作後，expectedModCount 的值也會相應遞增，所以下次檢查是就不會有問題。感興趣的朋友可以自己去看一下源代碼。