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Java Iterator（迭代器）（超详细）

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在 Java 开发中，集合框架（Collection Framework）是处理数据的核心工具之一。无论是存储订单信息、用户列表还是配置参数，开发者都需要通过高效的方式遍历这些数据。Java Iterator（迭代器） 作为集合框架的重要组成部分，提供了一种统一且安全的遍历机制。本文将从基础概念、核心方法、实际应用到常见误区，逐步解析迭代器的原理与使用技巧，帮助读者在编程实践中灵活运用这一工具。

一、迭代器：集合遍历的“导航员”

1.1 什么是迭代器？

迭代器（Iterator） 是 Java 中用于遍历集合（如 List、Set 等）的接口，它提供了一种“向前移动”的方式，允许开发者逐个访问集合中的元素，而无需直接暴露集合的内部结构。

形象比喻：

将集合比作一本厚重的书籍，迭代器就像是一支“荧光笔”，逐页标记需要阅读的内容，而不会让读者直接翻动书页的内页结构。

1.2 为什么需要迭代器？

传统 for 循环虽然能遍历数组，但面对动态变化的集合（如 ArrayList 或 HashSet）时存在以下问题：

  1. 依赖索引：无法直接遍历无序的 Set；
  2. 安全性：直接修改集合内容可能导致 ConcurrentModificationException 异常。
    迭代器的设计解决了这些问题，通过封装遍历逻辑和提供安全删除功能，成为集合遍历的标准方案。

二、迭代器的核心方法与使用流程

2.1 获取迭代器实例

要使用迭代器，需通过集合对象调用 iterator() 方法：

List<String> orders = new ArrayList<>(Arrays.asList("Order1", "Order2"));  
Iterator<String> iterator = orders.iterator();

注意：迭代器的泛型需与集合元素类型一致。

2.2 核心方法详解

迭代器的核心方法包括 hasNext() 和 next()：

  • boolean hasNext()：检查是否还有下一个元素。
  • E next()：获取下一个元素，若无元素则抛出 NoSuchElementException。

示例代码

while (iterator.hasNext()) {  
    String order = iterator.next();  
    System.out.println("Processing: " + order);  
}

2.3 安全删除元素：remove() 方法

迭代器提供 remove() 方法，可在遍历时安全删除元素，避免 ConcurrentModificationException：

while (iterator.hasNext()) {  
    String order = iterator.next();  
    if (order.equals("Order2")) {  
        iterator.remove(); // 安全删除当前元素  
    }  
}

注意：

  • 不能在 foreach 或普通 for 循环中直接调用 remove()；
  • 每次 next() 后才能调用 remove()，否则抛出异常。

三、迭代器的典型应用场景

3.1 过滤与处理数据

在订单管理系统中，迭代器可用于筛选特定条件的订单：

List<Order> orders = ...;  
Iterator<Order> iterator = orders.iterator();  
while (iterator.hasNext()) {  
    Order order = iterator.next();  
    if (order.getStatus().equals("CANCELLED")) {  
        iterator.remove(); // 删除已取消的订单  
    } else {  
        updateOrderStatus(order); // 更新订单状态  
    }  
}

3.2 遍历不可变集合

若集合不允许直接修改，可通过迭代器只读访问：

List<String> readOnlyList = Collections.unmodifiableList(orders);  
Iterator<String> safeIterator = readOnlyList.iterator();  
// 可遍历但无法调用 remove()

四、迭代器与增强型 for 循环的对比

4.1 增强型 for 循环的局限性

Java 的增强型 for 循环（如 for (String order : orders)）简洁易用，但存在两个限制：

  1. 无法删除元素：循环内部调用 orders.remove(order) 会抛出异常；
  2. 不支持多集合操作：无法同时遍历多个集合。

4.2 迭代器的优势

  • 支持安全删除：通过 iterator.remove() 实现；
  • 统一接口：可遍历所有 Iterable 类型的集合（如 List、Set、Map.entrySet() 等）。

4.3 代码对比

// 增强型 for 循环（不可删除）  
for (String order : orders) {  
    if (order.equals("Order2")) {  
        // 无法在此处直接删除  
    }  
}  

// 迭代器方式（可删除）  
Iterator<String> it = orders.iterator();  
while (it.hasNext()) {  
    String order = it.next();  
    if (order.equals("Order2")) {  
        it.remove(); // 安全删除  
    }  
}

五、常见问题与进阶技巧

5.1 “ConcurrentModificationException” 异常

当多线程或外部修改集合时，迭代器会抛出此异常。解决方案包括：

  • 使用 CopyOnWriteArrayList 等线程安全的集合；
  • 在遍历前复制集合（new ArrayList<>(original)）。

5.2 迭代器的“状态”特性

迭代器遍历是单向的，且状态会随 next() 调用改变。例如：

Iterator<String> it = orders.iterator();  
it.next(); // 移动到第一个元素  
it.next(); // 移动到第二个元素  
// 此时无法返回第一个元素

5.3 泛型与类型安全

迭代器的泛型需与集合元素类型匹配，否则需强制转换（不推荐）：

Iterator iterator = orders.iterator(); // 未指定泛型  
Object element = iterator.next(); // 需自行处理类型

六、高级场景：自定义迭代器

6.1 实现自定义集合的迭代器

若需为自定义集合（如 MyList）提供迭代器，需实现 Iterable 接口并返回 Iterator：

public class MyList<T> implements Iterable<T> {  
    private Node<T> head;  
    @Override  
    public Iterator<T> iterator() {  
        return new MyIterator<>(this);  
    }  
    // 内部类 MyIterator 实现 Iterator 方法  
}

6.2 遍历 Map 的键值对

通过 Map.entrySet() 结合迭代器访问键值对：

Map<String, Integer> orderCounts = new HashMap<>();  
Iterator<Map.Entry<String, Integer>> entries = orderCounts.entrySet().iterator();  
while (entries.hasNext()) {  
    Map.Entry<String, Integer> entry = entries.next();  
    System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());  
}

结论

Java Iterator（迭代器） 是集合框架中不可或缺的工具，它通过封装遍历逻辑、提供安全删除功能，帮助开发者高效且安全地操作动态数据。无论是基础的订单处理，还是复杂的多线程场景，掌握迭代器的使用方法和原理，都能显著提升代码的健壮性和可维护性。

本文通过代码示例、场景分析和常见问题解答，系统性地展示了迭代器的核心知识点。建议读者在实际开发中多加练习，逐步内化其使用模式，从而在 Java 开发中更加得心应手。

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