掌握Java中的Iterator 和 ListIterator

简介：

在Java编程中，对数据结构的有效管理和操作是每位开发人员不可或缺的核心技能。Java语言为此提供了两个至关重要的接口：Iterator和ListIterator。这两个接口赋予了开发者浏览集合、遍历元素以及执行多样化操作的便捷与高效。本文将通过丰富的代码实例，深入剖析Iterator和ListIterator的各类功能，帮助读者更好地理解和应用它们。

• Iterator 接口

Iterator 接口是 Java 中集合迭代的基础。它通过抽象出底层数据结构的复杂性，为我们提供了一组标准化的方法来顺序访问元素。我们来看一下 Iterator 接口中几个重要方法。

hasNext()：此方法查询集合中是否还有更多元素要遍历。如果迭代有更多元素，则返回 true，否则返回 false。

next()：next() 方法查询迭代序列中的下一个元素。它将迭代器前进到集合中的后续位置。

remove()：此可选方法从底层集合中删除迭代器返回的最后一个元素。需要注意的是，并非所有集合都支持此操作，并且在调用remove() 之前没有调用next() 将导致IllegalStateException异常。

示例代码：

import java.util.*;

public class IteratorExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = new ArrayList<>(List.of("Alice", "Bob", "Charlie"));
        Iterator<String> iterator = names.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String name = iterator.next();
            System.out.println(name);
        }
    }
}

在此示例中，我们创建一个names列表并通过一个迭代器来遍历。我们使用 hasNext() 和next() 方法迭代列表，并每个名字。

• ListIterator 接口

ListIterator 接口建立在 Iterator 的功能之上，提供了列表的双向遍历。它引入了用于向前和向后导航列表的附加方法，使其对于列表实现特别有用。

我们来看一下 ListIterator 接口中几个重要方法。

hasNext()：表示是否还有更多元素需要向前遍历。

next()：向前遍历时查询迭代中的下一个元素。它将迭代器前进到列表中的下一个位置。

hasPrevious()：判断是否还有更多元素需要向后遍历。

previous()：向后遍历时查询迭代中的前一个元素。它将迭代器向后移动一个位置。

add()：将指定元素插入列表中的当前迭代器位置。

remove()：从列表中删除迭代器返回的最后一个元素。每次调用 next() 或 previous() 时只能调用一次此操作。

set()：用指定元素替换迭代器返回的最后一个元素。

示例代码：

import java.util.*;

public class ListIteratorExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = new ArrayList<>(List.of("Alice", "Bob", "Charlie"));
        ListIterator<String> listIterator = names.listIterator();

        // Forward traversal
        while (listIterator.hasNext()) {
            String name = listIterator.next();
            System.out.println(name);
        }

        // Backward traversal
        while (listIterator.hasPrevious()) {
            String name = listIterator.previous();
            System.out.println(name);
        }
    }
}

在此示例中，我们创建一个names列表并通过ListIterator 来遍历它。我们使用 hasNext() 和 next() 向前遍历列表，打印每个姓名。随后，我们使用 hasPrevious() 和 previous() 向后遍历列表，再次打印每个姓名。这种双向遍历功能是 ListIterator 所独有的，在一些特定场景中特别有用。

• 高级使用方式

过滤元素：迭代器可用于根据特定条件从集合中过滤元素。例如，我们想要从列表中过滤掉以字母“A”开头的名字：

import java.util.*;

public class FilteringExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = new ArrayList<>(List.of("Alice", "Bob", "Charlie"));
        Iterator<String> iterator = names.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String name = iterator.next();
            if (name.startsWith("A")) {
                iterator.remove(); // Remove names starting with "A"
            }
        }
        System.out.println(names); // Output: [Bob, Charlie]
    }
}

转换元素：ListIterator 使我们能够在遍历列表时修改列表中的元素。例如，我们想将列表中每个名字的第一个字母大写：

import java.util.*;

public class FilteringExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = new ArrayList<>(List.of("Alice", "Bob", "Charlie"));
        Iterator<String> iterator = names.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String name = iterator.next();
            if (name.startsWith("A")) {
                iterator.remove(); // Remove names starting with "A"
            }
        }
        System.out.println(names); // Output: [Bob, Charlie]
    }
}

并发修改：Iterator 和 ListIterator 都提供快速失败行为，当底层集合在迭代期间被修改，则会抛出 ConcurrentModificationException异常。这确保了迭代过程的完整性并防止潜在的修改或删除行为导致的数据不一致。

结论

掌握 Iterator 和 ListIterator 对于编写能够安全、高效地处理集合元素的Java程序是非常重要的。