原创

Java中的增强for循环的实现原理

前言

在JAVA中,遍历集合和数组一般有以下三种形式:

// 普通的for循环遍历
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
   System.out.print(list.get(i) + ",");
}

// 使用迭代器进行遍历
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
   System.out.print(iterator.next() + ",");
}

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

for each 实现原理

对以下代码进行反编译:

/**
 * @Author yueny09 <deep_blue_yang@126.com>
 * @Date 2019-10-16 13:40
 */
public class ForCompile {
    public void test(){
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (Integer i : list) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

反编译后的class文件:

public class ForCompile {
    public ForCompile() {
    }

    public void test() {
        List<Integer> list = new ArrayList();
        Iterator var2 = list.iterator();

        while(var2.hasNext()) {
            Integer i = (Integer)var2.next();
            System.out.println(i);
        }

    }
}

对于反编译结果,我们按照执行顺序拆解一下:

  • Iterator var2 = list.iterator(); 获取List的迭代器
  • var2.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。

增强for循环的使用问题不慎导致的坑

此处并不是说JDK的问题,而是因为不了解增强for循环的实现原理而可能踩入的坑。

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。

Java中有fail-fast机制。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,这是一种运行时异常,编译期并不会发生。只有在程序真正运行时才会爆发。

如以下代码,会抛出ConcurrentModificationException异常。:

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

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方式

Iterator<Student> stuIter = students.iterator();    
while (stuIter.hasNext()) {    
   Student student = stuIter.next();    
   if (student.getId() == 2){ 
       //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    
       stuIter.remove();
   }
}
正文到此结束
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