设计模式-23-迭代器模式(中)-行为型模式

本文探讨了在使用迭代器遍历集合时,同时进行增加或删除操作可能导致的不可预期行为。Java通过`ConcurrentModificationException`处理这种问题,同时介绍了如何通过`modCount`机制确保遍历的安全。

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上一节中,我们通过给ArrayList、LinkedList容器实现迭代器,学习了迭代器模式的原理、实现和设计意图。迭代器模式主要作用是解耦容器代码和遍历代码,这也印证了我们前面多次讲过的应用设计模式的主要目的是解耦。

上一节中讲解的内容都比较基础,现在,我们来深挖一下,如果在使用迭代器遍历集合的同时增加、删除集合中的元素,会发生什么情况?应该如何应对?如何在遍历的同时安全地删除集合元素?

在遍历的同时增删集合元素会发生什么?

在通过迭代器来遍历集合元素的同时,增加或者删除集合中的元素,有可能会导致某个元素被重复遍历或遍历不到。不过,并不是所有情况下都会遍历出错,有的时候也可以正常遍历,所以,这种行为称为结果不可预期行为或者未决行为,也就是说,运行结果到底是对还是错,要视情况而定。

怎么理解呢?我们通过一个例子来解释一下。我们还是延续上一节课实现的ArrayList迭代器的例子。为了方便你查看,我把相关的代码都重新拷贝到这里了。

public interface Iterator<E> {
  boolean hasNext();
  void next();
  E currentItem();
}

public class ArrayIterator<E> implements Iterator<E> {
  private int cursor;
  private ArrayList<E> arrayList;

  public ArrayIterator(ArrayList<E> arrayList) {
    this.cursor = 0;
    this.arrayList = arrayList;
  }

  @Override
  public boolean hasNext() {
    return cursor < arrayList.size();
  }

  @Override
  public void next() {
    cursor++;
  }

  @Override
  public E currentItem() {
    if (cursor >= arrayList.size()) {
      throw new NoSuchElementException();
    }
    return arrayList.get(cursor);
  }
}

public interface List<E> {
  Iterator iterator();
}

public class ArrayList<E> implements List<E> {
  //...
  public Iterator iterator() {
    return new ArrayIterator(this);
  }
  //...
}

public class Demo {
  public static void main(String[] args) {
    List<String> names = new ArrayList<>();
    names.add("a");
    names.add("b");
    names.add("c");
    names.add("d");

    Iterator<String> iterator = names.iterator();
    iterator.next();
    names.remove("a");
  }
}

我们知道,ArrayList底层对应的是数组这种数据结构,在执行完第55行代码的时候,数组中存储的是a、b、c、d四个元素,迭代器的游标cursor指向元素a。当执行完第56行代码的时候,游标指向元素b,到这里都没有问题。

为了保持数组存储数据的连续性,数组的删除操作会涉及元素的搬移(详细的讲解你可以去看我的另一个专栏《数据结构与算法之美》)。当执行到第57行代码的时候,我们从数组中将元素a删除掉࿰

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