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Java中的增强for循环(for each)的实现原理与坑

在JAVA中,遍历集合和数组一般有以下三种形式:

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.print(list.get(i) + ",");
}

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

for (Integer i : list) {
    System.out.print(i + ",");
}

第一种是普通的for循环遍历、第二种是使用迭代器进行遍历,第三种我们一般称之为增强for循环(for each)。

实现原理

可以看到,第三种形式是JAVA提供的语法糖,这里我们剖洗一下,这种增强for循环底层是如何实现的。

我们对以下代码进行反编译

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

反编译后:

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

反编译后的代码其实比较复杂,我们按照执行顺序拆解一下:

Integer i; 定义一个临时变量i

Iterator iterator = list.iterator(); 获取List的迭代器

iterator.hasNext(); 判断迭代器中是否有未遍历过的元素

i = (Integer)iterator.next(); 获取第一个未遍历的元素,赋值给临时变量i

System.out.println(i) 输出临时变量i的值

如此循环往复,直到遍历完List中的所有元素。

通过反编译,我们看到,其实JAVA中的增强for循环底层是通过迭代器模式来实现的。

既然增强for循环通过迭代器实现,那么必然有迭代器的特性。在Java中的fail-fast机制中有介绍过。在使用迭代器遍历元素的时候,在对集合进行删除的时候一定要注意,使用不当有可能发生ConcurrentModificationException,如以下代码:

for (Student stu : students) {    
    if (stu.getId() == 2)     
        students.remove(stu);    
}

会抛出ConcurrentModificationException异常。

Iterator是工作在一个独立的线程中,并且拥有一个 mutex 锁。 Iterator被创建之后会建立一个指向原来对象的单链索引表,当原来的对象数量发生变化时,这个索引表的内容不会同步改变,所以当索引指针往后移动的时候就找不到要迭代的对象,所以按照 fail-fast 原则 Iterator 会马上抛出java.util.ConcurrentModificationException异常。

所以 Iterator 在工作的时候是不允许被迭代的对象被改变的。但你可以使用 Iterator 本身的方法 remove() 来删除对象,Iterator.remove() 方法会在删除当前迭代对象的同时维护索引的一致性。

正确的在遍历的同时删除元素的姿势:

Iterator<Student> stuIter = students.iterator();    
while (stuIter.hasNext()) {    
    Student student = stuIter.next();    
    if (student.getId() == 2)    
        stuIter.remove();//这里要使用Iterator的remove方法移除当前对象,如果使用List的remove方法,则同样会出现ConcurrentModificationException    
}
(全文完)
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