# 遍歷聚合對象中的元素——迭代器模式（五） 5 JDK內置迭代器 為了讓開發人員能夠更加方便地操作聚合對象，在Java、C#等編程語言中都提供了內置迭代器。在Java集合框架中，常用的List和Set等聚合類都繼承（或實現）了java.util.Collection接口，在Collection接口中聲明了如下方法（部分）： ``` package java.util; public interface Collection<E> extends Iterable<E> { …… boolean add(Object c); boolean addAll(Collection c); boolean remove(Object o); boolean removeAll(Collection c); boolean remainAll(Collection c); Iterator iterator(); …… } ``` 除了包含一些增加元素和刪除元素的方法外，還提供了一個iterator()方法，用于返回一個Iterator迭代器對象，以便遍歷聚合中的元素；具體的Java聚合類可以通過實現該iterator()方法返回一個具體的Iterator對象。 JDK中定義了抽象迭代器接口Iterator，代碼如下所示： ``` package java.util; public interface Iterator<E> { boolean hasNext(); E next(); void remove(); } ``` 其中，hasNext()用于判斷聚合對象中是否還存在下一個元素，為了不拋出異常，在每次調用next()之前需先調用hasNext()，如果有可供訪問的元素，則返回true；next()方法用于將游標移至下一個元素，通過它可以逐個訪問聚合中的元素，它返回游標所越過的那個元素的引用；remove()方法用于刪除上次調用next()時所返回的元素。 Java迭代器工作原理如圖5所示，在第一個next()方法被調用時，迭代器游標由“元素1”與“元素2”之間移至“元素2”與“元素3”之間，跨越了“元素2”，因此next()方法將返回對“元素2”的引用；在第二個next()方法被調用時，迭代器由“元素2”與“元素3”之間移至“元素3”和“元素4”之間，next()方法將返回對“元素3”的引用，如果此時調用remove()方法，即可將“元素3”刪除。  圖5 Java迭代器示意圖 如下代碼片段可用于刪除聚合對象中的第一個元素： ``` Iterator iterator = collection.iterator(); //collection是已實例化的聚合對象 iterator.next(); // 跳過第一個元素 iterator.remove(); // 刪除第一個元素 ``` 需要注意的是，在這里，next()方法與remove()方法的調用是相互關聯的。如果調用remove()之前，沒有先對next()進行調用，那么將會拋出一個IllegalStateException異常，因為沒有任何可供刪除的元素。 如下代碼片段可用于刪除兩個相鄰的元素： ``` iterator.remove(); iterator.next(); //如果刪除此行代碼程序將拋異常 iterator.remove(); ``` 在上面的代碼片段中如果將代碼iterator.next();去掉則程序運行拋異常，因為第二次刪除時將找不到可供刪除的元素。 在JDK中，Collection接口和Iterator接口充當了迭代器模式的抽象層，分別對應于抽象聚合類和抽象迭代器，而Collection接口的子類充當了具體聚合類，下面以List為例加以說明，圖6列出了JDK中部分與List有關的類及它們之間的關系：  圖6 Java集合框架中部分類結構圖 （注：為了簡化類圖，本圖省略了大量方法） 在JDK中，實際情況比圖6要復雜很多，在圖6中，List接口除了繼承Collection接口的iterator()方法外，還增加了新的工廠方法listIterator()，專門用于創建ListIterator類型的迭代器，在List的子類LinkedList中實現了該方法，可用于創建具體的ListIterator子類ListItr的對象，代碼如下所示： ``` public ListIterator<E> listIterator(int index) { return new ListItr(index); } listIterator()方法用于返回具體迭代器ListItr類型的對象。在JDK源碼中，AbstractList中的iterator()方法調用了listIterator()方法，如下代碼所示： ``` public Iterator<E> iterator() { return listIterator(); } ``` 客戶端通過調用LinkedList類的iterator()方法，即可得到一個專門用于遍歷LinkedList的迭代器對象。 大家可能會問？既然有了iterator()方法，為什么還要提供一個listIterator()方法呢？這兩個方法的功能不會存在重復嗎？干嘛要多此一舉？ 這是一個好問題。我給大家簡單解釋一下為什么要這樣設計：由于在Iterator接口中定義的方法太少，只有三個，通過這三個方法只能實現正向遍歷，而有時候我們需要對一個聚合對象進行逆向遍歷等操作，因此在JDK的ListIterator接口中聲明了用于逆向遍歷的hasPrevious()和previous()等方法，如果客戶端需要調用這兩個方法來實現逆向遍歷，就不能再使用iterator()方法來創建迭代器了，因為此時創建的迭代器對象是不具有這兩個方法的。我們只能通過如下代碼來創建ListIterator類型的迭代器對象： ``` ListIterator i = c.listIterator(); ``` 正因為如此，在JDK的List接口中不得不增加對listIterator()方法的聲明，該方法可以返回一個ListIterator類型的迭代器，ListIterator迭代器具有更加強大的功能。 思考 為什么使用iterator()方法創建的迭代器無法實現逆向遍歷？ 在Java語言中，我們可以直接使用JDK內置的迭代器來遍歷聚合對象中的元素，下面的代碼演示了如何使用Java內置的迭代器： ``` import java.util.*; class IteratorDemo { public static void process(Collection c) { Iterator i = c.iterator(); //創建迭代器對象 //通過迭代器遍歷聚合對象 while(i.hasNext()) { System.out.println(i.next().toString()); } } public static void main(String args[]) { Collection persons; persons = new ArrayList(); //創建一個ArrayList類型的聚合對象 persons.add("張無忌"); persons.add("小龍女"); persons.add("令狐沖"); persons.add("韋小寶"); persons.add("袁紫衣"); persons.add("小龍女"); process(persons); } } ``` 在靜態方法process()中使用迭代器Iterator對Collection對象進行處理，該代碼運行結果如下： ``` 張無忌 小龍女 令狐沖 韋小寶 袁紫衣 小龍女 ``` 如果需要更換聚合類型，如將List改成Set，則只需更換具體聚合類類名，如將上述代碼中的ArrayList改為HashSet，則輸出結果如下： ``` 令狐沖 張無忌 韋小寶 小龍女 袁紫衣 ``` 在HashSet中合并了重復元素，并且元素以隨機次序輸出，其結果與使用ArrayList不相同。由此可見，通過使用迭代器模式，使得更換具體聚合類變得非常方便，而且還可以根據需要增加新的聚合類，新的聚合類只需要實現Collection接口，無須修改原有類庫代碼，符合“開閉原則”。 練習 > 在Sunny軟件公司開發的某教務管理系統中，一個班級(Class in School)包含多個學生(Student)，使用Java內置迭代器實現對學生信息的遍歷，要求按學生年齡由大到小的次序輸出學生信息。