Iterable和Iterator，你学会了吗？

在 Java 编程中，Iterable 和 Iterator 是用于实现集合类（如列表、集合、映射等）迭代访问的重要接口。

它们提供了一种统一的方式来遍历集合中的元素，并在不同的集合类型之间提供了一致的迭代访问方式。

本文将深入探讨 Iterable 和 Iterator 接口的作用、用法以及一些常见的最佳实践，帮助你更好地理解和利用这两个接口。

介绍 Iterable 和 Iterator 接口

Iterable 接口

Iterable 接口是 Java 集合框架中的一个根接口，它表示实现了迭代器的对象集合。

该接口包含一个抽象方法 iterator()，用于返回一个迭代器对象，以便对集合进行迭代访问。

public interface Iterable<T> {
    Iterator<T> iterator();
}

Iterator 接口

Iterator 接口用于遍历集合中的元素，它包含了一系列用于访问和操作集合元素的方法，如获取下一个元素、判断集合是否还有下一个元素、移除当前元素等。

public interface Iterator<E> {
    boolean hasNext();
    E next();
    void remove();
}

Iterable 和 Iterator 接口的使用示例

实现 Iterable 接口

public class MyIterableCollection<T> implements Iterable<T> {
    private List<T> elements;

    public MyIterableCollection(List<T> elements) {
        this.elements = elements;
    }

    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return elements.iterator();
    }
}

使用 Iterator 遍历集合

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Iterator<Integer> iterator = numbers.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    Integer number = iterator.next();
    System.out.println(number);
}

Iterable 和 Iterator 的最佳实践

使用增强的 for 循环

Java 提供了增强的 for 循环（foreach 循环），可以更方便地遍历集合中的元素，而不必手动管理迭代器。

这种方式更简洁、易读，并且可以避免一些可能的迭代器相关的错误。

List<String> fruits = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange");
for (String fruit : fruits) {
    System.out.println(fruit);
}

注意并发修改异常

在使用迭代器遍历集合时，如果在迭代的过程中对集合进行了结构性修改（比如增加、删除元素），可能会导致并发修改异常（ConcurrentModificationException）。

因此，在遍历集合时要注意避免对集合进行结构性修改，或者考虑使用线程安全的集合类。

实现自定义的 Iterable 类

根据具体的需求，有时需要实现自定义的 Iterable 类，以便对特定数据结构进行迭代访问。

通过实现 Iterable 接口并提供迭代器对象，可以使得自定义的数据结构能够与 Java 集合框架无缝集成，实现统一的迭代访问方式。

进阶用法与技巧

使用 Lambda 表达式

Java 8 引入了 Lambda 表达式，可以更简洁地编写匿名函数。

在配合 Iterable 和 Iterator 使用时，Lambda 表达式可以大大简化代码，使得遍历集合更加方便。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
names.forEach(name -> System.out.println(name));

使用 Stream API

Java 8 还引入了 Stream API，它提供了丰富的操作方法，可以对集合进行流式处理。

Iterable 接口可以通过 stream() 方法转换为 Stream，然后可以使用 Stream API 提供的各种操作来对集合进行处理。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
numbers.stream()
       .filter(n -> n % 2 == 0)
       .forEach(System.out::println);

实现并行迭代

有时候需要对多个集合进行并行迭代，可以使用 Java 8 中的 Spliterator 接口和 Stream API 来实现。

Spliterator 接口可以将集合分割成多个部分，并支持并行处理。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
List<Integer> ages = Arrays.asList(30, 25, 35);
Spliterator<String> namesSpliterator = names.spliterator();
Spliterator<Integer> agesSpliterator = ages.spliterator();
Spliterator<Person> spliterator = new PersonSpliterator(namesSpliterator, agesSpliterator);
Stream<Person> personStream = StreamSupport.stream(spliterator, true);
personStream.forEach(System.out::println);

实现自定义的迭代器

除了使用 Iterator 接口提供的默认实现之外，有时候可能需要实现自定义的迭代器，以实现特定的迭代行为或优化性能。

通过实现 Iterator 接口并提供自定义的迭代逻辑，可以实现更灵活、更高效的迭代访问方式。

public class MyCustomIterator<T> implements Iterator<T> {
    private List<T> elements;
    private int cursor;

    public MyCustomIterator(List<T> elements) {
        this.elements = elements;
        this.cursor = 0;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return cursor < elements.size();
    }

    @Override
    public T next() {
        if (!hasNext()) {
            throw new NoSuchElementException();
        }
        return elements.get(cursor++);
    }
}