面试题：简述什么是迭代器(Iterator)？
一、什么是Iterator？
迭代器（Iterator）是一个专门用来遍历集合（如数组、列表等）中的元素的对象。它可以帮助开发者按照一定的规则顺序访问集合中的每一个元素，而无需了解集合内部的实现细节。可以简单理解为迭代器是一个“导航员”，负责帮你从头到尾“走遍”整个集合。
为什么需要迭代器？
在迭代器出现之前，我们通常是直接使用集合的内部结构进行遍历，例如：
1. 使用数组
java">int[] arrays = new int[10];
for (int i = 0; i < arrays.length; i++) {int a = arrays[i];// 处理元素
}
2. 使用列表（如 ArrayList）
java">List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {String string = list.get(i);// 处理元素
}
这种方式的问题在于：
- 遍历逻辑和集合结构绑定得很紧密，耦合性高。
- 每种集合（如数组、列表）需要使用不同的遍历方式，代码难以复用。
- 如果集合类型发生变化（例如从 ArrayList 切换为 LinkedList），还需要修改遍历代码，非常麻烦。
**为了解决这些问题，Iterator 应运而生。**它提供了一种统一的遍历逻辑，屏蔽了集合的内部实现细节。
Iterator 的作用
迭代器通过一些简单的操作（比如“向前”、“取当前元素”等），可以轻松实现对集合的遍历。开发者只需专注于业务逻辑，无需关心集合是如何存储数据的。
java">Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {String string = iterator.next();// 处理元素
}
javautilIterator__50">二、java.util.Iterator 的基本接口
在 Java 中，Iterator 是一个接口。它定义了对集合进行遍历的基本规则。Iterator 的接口代码如下：
java">public interface Iterator {boolean hasNext(); // 判断是否有下一个元素Object next(); // 返回下一个元素void remove(); // 删除当前元素
}
方法说明：
-
boolean hasNext()
检查集合中是否还有未访问的元素，返回true表示还有，false表示没有了。 -
Object next()
返回集合中当前指针指向的元素，并将指针移到下一个位置。如果没有元素了，会抛出NoSuchElementException。 -
void remove()
删除最近一次调用next()返回的元素。注意，这个方法需要谨慎使用，如果调用顺序不正确（比如连续调用两次remove()），会抛出IllegalStateException。
三、各集合中 Iterator 的实现
不同集合的 Iterator 实现逻辑可能不同，但使用方式对开发者是透明的。以 ArrayList 为例：
ArrayList 的 Iterator 实现
在 ArrayList 中，有一个内部类 Itr，它实现了 Iterator 接口。以下是简化后的核心代码：
java">private class Itr implements Iterator<E> {int cursor; // 当前元素的索引位置int lastRet = -1; // 上一个访问元素的索引位置，-1 表示没有public boolean hasNext() {return cursor != size; // 判断是否还有元素未访问}public E next() {if (cursor >= size) throw new NoSuchElementException();return (E) elementData[lastRet = cursor++];}public void remove() {if (lastRet < 0) throw new IllegalStateException();ArrayList.this.remove(lastRet);cursor = lastRet;lastRet = -1;}
}
快速失败机制
在 Java 的集合中，有一个机制叫 快速失败（Fail-Fast），它用来检查集合在遍历过程中是否被修改了。如果检测到集合的内容被其他线程或代码修改，就会抛出 ConcurrentModificationException，以防止错误结果。
在 ArrayList 中，这通过 modCount 实现。当集合被修改时，modCount 会增加。如果 Iterator 遍历过程中发现 modCount 发生了变化，就会抛出异常。
四、ListIterator 的扩展
除了基本的 Iterator，还有一个更强大的迭代器——ListIterator，专门用于 List 类型集合的遍历。与 Iterator 的区别在于，ListIterator 可以：
- 双向遍历（通过
previous()方法向前遍历）。 - 在遍历过程中插入或修改元素。
示例代码：
java">List<String> list = new ArrayList<>();
ListIterator<String> listIterator = list.listIterator();
while (listIterator.hasNext()) {String element = listIterator.next();listIterator.set(element + "_updated"); // 修改元素
}
五、三种遍历方式对比
1. 使用方式
For 循环
java">for (int i = 0; i < list.size(); i++) {String element = list.get(i);// 处理元素
}
For-Each
java">for (String element : list) {// 处理元素
}
Iterator
java">Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {String element = iterator.next();// 处理元素
}
2. 区别
| 方式 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| For 循环 | 简单，适合有序集合（如数组） | 与集合结构耦合，代码可读性差 |
| For-Each | 简洁，避免索引越界问题 | 无法修改或删除元素 |
| Iterator | 解耦、统一遍历逻辑，可删除元素 | 写法稍复杂 |
3. 性能对比
- ArrayList：随机访问快，因此 For 循环效率高。
- LinkedList：顺序访问快，因此 Iterator 效率更高。
六、总结
迭代器（Iterator）是遍历集合的强大工具。它的主要优点在于：
- 解耦遍历逻辑与集合实现，代码更灵活。
- 支持删除和修改元素操作。
- 适合各种集合类型，包括有序和无序集合。
当你只需要简单遍历时，For-Each 是最简单的选择；但如果需要修改集合或者操作链式结构的集合，Iterator 无疑是最好的工具。
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