Java 实例 – 集合遍历（超详细）

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一、前言

在 Java 开发中，集合遍历是一个基础但至关重要的操作。无论是处理用户数据、解析配置文件，还是构建复杂的业务逻辑，开发者都需要频繁地与集合（如 ArrayList、HashMap 等）进行交互。然而，如何高效、安全地遍历集合，却常常成为开发者容易忽视的细节。本文将通过 Java 实例 – 集合遍历 的角度，结合代码示例和实际场景，逐步解析不同遍历方法的原理、使用场景及潜在陷阱，帮助读者建立系统的认知框架。

二、基础概念回顾

1. 什么是集合遍历？

集合遍历的核心目标是 按顺序访问集合中的每一个元素。例如，遍历一个 ArrayList 获取所有用户信息，或遍历 HashMap 检索特定键值对。在 Java 中，遍历方式的选择直接影响代码的效率和安全性。

比喻：
可以把集合想象成一个超市的货架，每个元素是货架上的商品。遍历的过程就像用扫描仪逐个扫描商品，记录它们的信息。不同遍历方式就像不同的扫描工具——有的需要手动逐个扫描（如普通 for 循环），有的能自动识别商品并快速处理（如 Stream API）。

2. 常见的集合类型

Java 中的集合框架（java.util）提供了多种实现类，如：

• 列表（List）：如 ArrayList，元素有序且可重复。
• 集合（Set）：如 HashSet，元素无序且不可重复。
• 映射（Map）：如 HashMap，存储键值对。

这些类型的遍历逻辑和限制各有不同，需要根据具体需求选择方法。

三、经典遍历方法详解

1. 普通 for 循环

这是最基础的遍历方式，适用于 已知索引顺序的集合（如 List）。

示例代码：遍历 ArrayList

List<String> fruits = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange"));  
for (int i = 0; i < fruits.size(); i++) {  
    System.out.println(fruits.get(i));  
}  

优点与缺点

• 优点：
  • 直观易懂，适合对索引敏感的场景（如修改元素位置）。
  • 性能较高，因直接通过索引访问。
• 缺点：
  • 不适用于无索引的集合（如 Set）。
  • 直接修改集合会引发异常：例如遍历过程中删除元素，会导致 ConcurrentModificationException。

2. 增强型 for 循环（for-each）

Java 5 引入的语法糖，语法简洁，不依赖索引，但 无法直接修改元素或集合。

示例代码：遍历 ArrayList

List<String> fruits = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange"));  
for (String fruit : fruits) {  
    System.out.println(fruit);  
}  

优点与缺点

• 优点：
  • 代码简洁，适合只读操作。
  • 支持所有实现了 Iterable 接口的集合（如 List、Set）。
• 缺点：
  • 无法在遍历时修改元素或集合（如删除元素）。
  • 无法获取元素的索引位置。

3. 迭代器（Iterator）

迭代器是 安全遍历 的关键工具，尤其适用于需要 在遍历时修改集合 的场景。

示例代码：遍历并删除元素

List<String> fruits = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange"));  
Iterator<String> iterator = fruits.iterator();  
while (iterator.hasNext()) {  
    String fruit = iterator.next();  
    if (fruit.equals("Banana")) {  
        iterator.remove(); // 安全删除元素  
    }  
}  

迭代器的核心方法

优点与缺点

• 优点：
  • 支持遍历过程中修改集合（如删除元素）。
  • 兼容所有实现了 Iterable 的集合。
• 缺点：
  • 语法较繁琐，需手动管理 iterator 对象。
  • 不支持添加元素（某些集合如 ArrayList 的迭代器不允许 add）。

四、进阶方法：Java 8 的 Stream API

Java 8 引入的 Stream API，通过 函数式编程 的方式简化了集合处理，尤其适合 批量操作 和 并行计算。

示例代码：筛选并打印元素

List<String> fruits = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange");  
fruits.stream()  
    .filter(fruit -> fruit.startsWith("A")) // 筛选以"A"开头的元素  
    .forEach(System.out::println); // 打印结果  

关键特性

• 惰性求值：只有在终端操作（如 forEach）时才执行计算。
• 链式调用：支持 map、filter 等中间操作的无缝衔接。
• 并行处理：通过 .parallelStream() 实现多线程加速。

适用场景

• 数据过滤、转换、聚合：如统计用户订单总金额。
• 复杂逻辑的简化：例如，flatMap 处理嵌套集合。

五、常见陷阱与解决方案

1. 遍历时修改集合引发的异常

错误代码示例：

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B"));  
for (String s : list) {  
    if (s.equals("B")) {  
        list.remove(s); // 触发 ConcurrentModificationException  
    }  
}  

原因：增强型 for 循环内部使用迭代器，直接修改集合会破坏迭代器的索引状态。

解决方案：

• 使用 迭代器的 remove() 方法（如前文示例）。
• 将元素存入临时列表后批量删除：

  List<String> toRemove = new ArrayList<>();  
  for (String s : list) {  
      if (s.equals("B")) {  
          toRemove.add(s);  
      }  
  }  
  list.removeAll(toRemove);  
  

2. 并发修改与线程安全

若集合在多线程环境下被遍历和修改，需使用线程安全的集合（如 CopyOnWriteArrayList）。

六、性能对比与选择建议

选择建议：

• 基础场景：优先使用增强型 for 循环或普通 for。
• 修改集合：必须使用迭代器或 Stream 的 removeIf() 方法。
• 复杂操作：结合 Stream 实现函数式编程范式。

七、总结

本文通过 Java 实例 – 集合遍历 的角度，系统梳理了遍历的核心方法、陷阱及优化策略。开发者需根据具体场景选择遍历方式：

• 若需 高效访问索引，普通 for 循环是首选；
• 若需 安全修改集合，迭代器是唯一合法途径；
• 若需 简化复杂逻辑，Stream API 提供了函数式编程的优雅解决方案。

掌握这些方法不仅能提升代码质量，更能为后续学习多线程、数据处理等高级主题打下坚实基础。实践时，建议读者通过编写实际案例（如统计订单金额、过滤用户列表）加深理解，逐步形成自己的“遍历工具箱”。