Java中的Iterable与Iterator详解

2026-06-01 4 花语

本文内容纲要：

-Iterator与Iterable -iterator内部细节 -foreach原理 -深入探讨Iterable与Iterator关系 -实现自己的迭代器 -自定义迭代器类 -支持foreach循环 -总结与感想

在Java中，我们可以对List集合进行如下几种方式的遍历：

List<Integer>list=newArrayList<>(); list.add(5); list.add(23); list.add(42); for(inti=0;i<list.size();i++){ System.out.print(list.get(i)+","); } Iteratorit=list.iterator(); while(it.hasNext()){ System.out.print(it.next()+","); } for(Integeri:list){ System.out.print(i+","); }

第一种就是普通的for循环，第二种为迭代器遍历，第三种是foreach循环。后面两种方式涉及到Java中的iterator和iterable对象，接下来我们来看看这两个对象的区别以及如何在自定义类中实现foreach循环。

Iterator与Iterable

iterator为Java中的迭代器对象，是能够对List这样的集合进行迭代遍历的底层依赖。而iterable接口里定义了返回iterator的方法，相当于对iterator的封装，同时实现了iterable接口的类可以支持foreach循环。

iterator内部细节

jdk中Iterator接口主要方法如下：

publicinterfaceIterator<E>{ booleanhasNext(); Enext(); }

iterator通过以上两个方法定义了对集合迭代访问的方法，而具体的实现方式依赖于不同的实现类，具体的集合类实现Iterator接口中的方法以实现迭代。

可以发现，在List中并没有实现Iterator接口，而是实现的Iterable接口。进一步观察Iterable接口的源码可以发现其只是返回了一个Iterator对象。

publicinterfaceIterable<T>{ Iterator<T>iterator(); }

所以我们可以使用如下方式来对List进行迭代了（通过调用iterator()方法）

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

同时实现了Iterable接口的还可以使用foreach循环。

foreach原理

其实foreach循环内部也是依赖于Iterator迭代器，只不过Java提供的语法糖，Java编译器会将其转化为Iterator迭代器方式遍历。我们对以下foreach循环进行反编译：

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

反编译后：

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

可以看到Java的foreach增强循环是通过iterator迭代器方式实现的。

深入探讨Iterable与Iterator关系

有一个问题，为什么不直接将hasNext()，next()方法放在Iterable接口中，其他类直接实现就可以了？

原因是有些集合类可能不止一种遍历方式，实现了Iterable的类可以再实现多个Iterator内部类，例如LinkedList中的ListItr和DescendingIterator两个内部类，就分别实现了双向遍历和逆序遍历。通过返回不同的Iterator实现不同的遍历方式，这样更加灵活。如果把两个接口合并，就没法返回不同的Iterator实现类了。ListItr相关源码如下：

publicListIterator<E>listIterator(intindex){ checkPositionIndex(index); returnnewListItr(index); } privateclassListItrimplementsListIterator<E>{ ... ListItr(intindex){ //assertisPositionIndex(index); next=(index==size)?null:node(index); nextIndex=index; } publicbooleanhasNext(){ returnnextIndex<size; } ...

如上所示可以通过调用list.listIterator()方法返回iterator迭代器（list.iterator()只是其默认实现）

DescendingIterator源码如下：

publicIterator<E>descendingIterator(){ returnnewDescendingIterator(); } privateclassDescendingIteratorimplementsIterator<E> { privatefinalListItritr=newListItr(size()); publicbooleanhasNext(){ returnitr.hasPrevious(); } publicEnext(){ returnitr.previous(); } publicvoidremove(){ itr.remove(); } }

同样可以通过list.descendingIterator()使用该迭代器。

实现自己的迭代器

我们现在有一个自定义类ArrayMap，现在如果对其进行如下foreach遍历：

ArrayMap<String,Integer>am=newArrayMap<>(); am.put("hello",5); am.put("syrups",10); for(Strings:am){ System.out.println(s); }

由于我们并没有实现hashNext和next抽象方法，所以无法对其进行遍历。

自定义迭代器类

我们首先自定义一个迭代器类实现hashNext和next方法，并将其作为ArrayMap的内部类，相关代码如下:

publicclassKeyIteratorimplementsIterator<K>{ privateintptr; publicKeyIterator(){ ptr=0; } @Override publicbooleanhasNext(){ return(ptr!=size); } @Override publicKnext(){ KreturnItem=keys[ptr]; ptr+=1; returnreturnItem; } }

可以看到我们在next中指定的遍历规则是根据ArrayMap的key值进行遍历。有了上述迭代器类，我们就可以使用iterator方式在外部对其进行遍历了，遍历代码如下：

ArrayMap<String,Integer>am=newArrayMap<>(); am.put("hello",5); am.put("syrups",10); ArrayMap.KeyIteratorami=am.newKeyIterator(); while(ami.hasNext()){ System.out.println(ami.next()); }

如上所示，通过创建KeyIterator对象进行迭代访问（注意外部类创建内部类对象的方式）。

支持foreach循环

现在还不能支持foreach循环访问，因为我们还没有实现iterable接口，首先在ArrayMap中实现Iterable接口：

publicclassArrayMap<K,V>implementsIterable<K>{ privateK[]keys; privateV[]values; intsize; publicArrayMap(){ keys=(K[])newObject[100]; values=(V[])newObject[100]; size=0; } .... }

然后重写iterator()方法，并在其中返回我们自己的迭代器对象(iterator)

@Override publicIterator<K>iterator(){ returnnewKeyIterator(); }

注意我们自定义的KeyIterator类必须要实现Iterator接口，否则在iterator()方法中返回的类型不匹配。

总结与感想

（1）学会深入思考，一点点抽丝剥茧，多想想为什么这样实现，很多问题没有自己想象中的那么复杂。

（2）遇到疑惑不放弃，这是提升自己最好的机会，遇到某个疑难的点，解决的过程中会挖掘出很多相关东西。

参考资料：

（1）CS61B

（2）foreach实现原理

（3）Iterable与iterator区别

本文内容总结：Iterator与Iterable，iterator内部细节，foreach原理，深入探讨Iterable与Iterator关系，实现自己的迭代器，自定义迭代器类，支持foreach循环，总结与感想，

原文链接：https://www.cnblogs.com/litexy/p/9744241.html