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[Java学习] Java中增强for循环的实现原理和坑详解

发表于 2018-5-5 09:31:24

前言

引入增强for循环的原因:在JDK5以前的版本中,遍历数组或集合中的元素,需要先获得数组的长度或集合的迭代器,比较麻烦。

JDK5中定义了一种新的语法----增强for循环,以简化此类操作。增强for循环只能用在数组或实现Iterable接口的集合上。

语法格式:

for(变量类型 变量:需迭代的数组或集合){

在JAVA中,遍历集合和数组一般有以下三种形式:

  1. for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
  2. System.out.print(list.get(i) + ",");
  3. }
  4. Iterator iterator = list.iterator();
  5. while (iterator.hasNext()) {
  6. System.out.print(iterator.next() + ",");
  7. }
  8. for (Integer i : list) {
  9. System.out.print(i + ",");
  10. }
复制代码

第一种是普通的for循环遍历、第二种是使用迭代器进行遍历,第三种我们一般称之为增强for循环(for each)。

实现原理

可以看到,第三种形式是JAVA提供的语法糖,这里我们剖析一下,这种增强for循环底层是如何实现的。

我们对以下代码进行反编译:

  1. for (Integer i : list) {
  2. System.out.println(i);
  3. }
复制代码

反编译后:

  1. Integer i;
  2. for(Iterator iterator = list.iterator(); iterator.hasNext(); System.out.println(i)){
  3. i = (Integer)iterator.next();
  4. }
复制代码

反编译后的代码其实比较复杂,我们按照执行顺序拆解一下:

Integer i; 定义一个临时变量i
Iterator iterator = list.iterator(); 获取List的迭代器
iterator.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循环的坑

这里说是增强for循环的坑,其实主要是因为有些人不了解增强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:

  1. for (Student stu : students) {
  2. if (stu.getId() == 2)
  3. students.remove(stu);
  4. }
复制代码

会抛出ConcurrentModificationException异常。

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。

但你可以使用 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姿势:

  1. Iterator<Student> stuIter = students.iterator();
  2. while (stuIter.hasNext()) {
  3. Student student = stuIter.next();
  4. if (student.getId() == 2)
  5. stuIter.remove();//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
  6. }
复制代码

好啦,这里给你介绍了增强for循环的实现原理,以及使用不当可能踩入的坑。所以,虽然是一个简单的for-each语法,但是也要了解其原理,不然可能导致一些莫名其妙的问题。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对程序员之家的支持。



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