面试官不按套路出牌，上来就让聊一聊Java中的迭代器(Iterator )，夺命连环问，怎么办？

写在开头

某大厂的面试现场，一位目光深邃，头顶稀疏的中年面试官坐在椅子上，这时候的我走了进来。
面试官：“小伙子，学过Java中容器和数据结构了吧？”
我：“嗯，学了”
面试官：“ok，那你来聊一聊Java中的迭代器(Iterator )，要说清楚他们的应用场景哈”
我：“哦，好滴”
内心独白：“这面试官不按套路出牌啊，本来以为会问问ArrayList，HashMap呢，或者手撕排序算法，这上来直接让撕迭代器”
虽然面试官不按套路出牌，但这时我们也不能乱，迅速的平复心情后，大脑飞速运转，回想着之前学的内容，其实迭代器和比较器确实在容器和数据结构中有所体现。

Iterator (迭代器)

在解释迭代器之前，我们先来聊一下23种设计模式之一：迭代器模式，它是 Java 中常用的设计模式之一。用于顺序访问集合对象的元素，无需知道集合对象的底层实现。
而Iterator则是在这种设计思想下诞生的产物，Iterator 是可以遍历集合的对象，为各种容器提供了公共的操作接口，隔离对容器的遍历操作和底层实现，从而解耦。

【源码解析1】

public interface Iterator<E> {
    //是否有下一个元素
	boolean hasNext();
	 
	//下一个元素
	E next();
	 
	//从迭代器指向的集合中删除迭代器返回的最后一个元素
	default void remove() {
	    throw new UnsupportedOperationException("remove");
	}
	 
	//遍历所有元素
	default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
	    Objects.requireNonNull(action);
	    while (hasNext())
	        action.accept(next());
	}
}

那我们日常使用中如何通过迭代器去遍历集合中的数据呢？我们接下往下看（一步一步耐心的给面试官解释，不要紧张，保持逻辑清楚！）

【代码示例1】

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> str = new ArrayList<>();
        str.add("aaa");
        str.add("bbb");
        str.add("ccc");
        //迭代器遍历
        Iterator it = str.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.print(it.next() + "，");
        }
    }
}

输出：

aaa，bbb，ccc，

我们创建一个包含ArrayList容器，里面包含aaa,bbb,ccc元素，通过调用str对象的iterator()方法去遍历元素，然后将遍历的元素打印出来，如上输出（这部分可以手撕给面试官看，方便后续的展开阐述）

面试官：“那你知道为什么ArrayList可以调用迭代器方法吗，底层逻辑有没有看过？”

当面试官问到这个问题的时候，我们心中一喜，因为他成功的被我们引导到了我们熟悉的方向上，那么接下来，我们要好好唠一唠了！

我：“嗯，之前学习的时候，有跟过这部分底层源码，我说说看，不对的麻烦您多给指正哈”

我们知道Collection是Set、List、Queue的父接口，而Collection接口又继承了另外一个接口，叫Iterable，得到了它的一个接口方法iterator()。

【源码解析2】

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
	...
	Iterator<E> iterator();
	...

而对于我们日常使用的集合类来说，如ArrayList，它的继承关系让它可以得到iterator对象，我们可以画一个流程图来分析一下。

ArrayList中重写了AbstractList中的iterator()方法，并返回一个内部类对象Itr，我们看一下这个内部类的实现源码。

【源码解析3】

private class Itr implements Iterator<E> {
        int cursor;       // index of next element to return
        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
        int expectedModCount = modCount;

        Itr() {}

        public boolean hasNext() {
            return cursor != size;
        }

        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            checkForComodification();
            int i = cursor;
            if (i >= size)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i + 1;
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }

        public void remove() {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();

            try {
                ArrayList.this.remove(lastRet);
                cursor = lastRet;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }

        @Override
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
            Objects.requireNonNull(consumer);
            final int size = ArrayList.this.size;
            int i = cursor;
            if (i >= size) {
                return;
            }
            final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
            while (i != size && modCount == expectedModCount) {
                consumer.accept((E) elementData[i++]);
            }
            // update once at end of iteration to reduce heap write traffic
            cursor = i;
            lastRet = i - 1;
            checkForComodification();
        }

        final void checkForComodification() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

讲到这里，我们可以给一个阶段性的总结：所以在继承了Collection接口，并实现了iterator()方法的所有集合类，都可以使用迭代器进行元素的遍历。
【温馨提示】
若此时的你足够强大，足够自信，还可以进一步引出增强for循环遍历，它的底层原理也是Iterator

【代码示例2】

for (String str : list) {
    System.out.print(str + "，");
}

【反编译】

Iterator var3 = list.iterator();

while(var3.hasNext()) {
    String str = (String)var3.next();
    System.out.print(str + "，");
}

反编译后我们可以看得出，底层的实现就是迭代器，而这个for-each的写法不过是Java的一个语法糖罢了，这部分属于附加题，讲不明白的，可以不提。
本来以为迭代器这个话题到此就结束了，没想到面试官紧接着又抛出了一个问题
面试官：“LinkedList也是如此吗？”
听到这里咱们心里一紧，他终究是要挖光我们的家底呀
确实！LinkedList有所不同，LinkedList 并没有直接重写 Iterable 接口的 iterator 方法，而是由它的父类 AbstractSequentialList 来完成。
进入源码会发现，这个AbstractSequentialList 中提供了一个listIterator对象，而LinkedList进行了方法的重写。
【源码解析4】

public interface ListIterator<E> extends Iterator<E> {
    boolean hasNext();
    E next();
    boolean hasPrevious();
    E previous();
}

这让它拥有了可以从任意下标开始遍历，而且支持双向遍历的能力。注意ListIterator只支持List类型集合。
到此，我们对于Iterator的了解全盘拖出了，当然还有一些细枝末节的知识，但我相信能回答到这里，已经获得面试官的认可啦。

结尾彩蛋

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