Iterator 使用详细说明

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1. 什么是 Iterator？

Iterator 是 Java 集合框架中用于遍历集合元素的接口，位于 java.util 包下。
它提供了一种统一的方式来遍历 Collection（如 List、Set）中的元素，而无需关心底层实现。

2. Iterator 的常用方法

方法	说明
`boolean hasNext()`	是否还有下一个元素
`E next()`	返回下一个元素，并将游标向后移动
`void remove()`	移除当前迭代器返回的元素（可选操作）
`default void forEachRemaining(Consumer)`	对剩余元素执行指定操作（Java 8+）

3. 使用示例

3.1 遍历 List

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
Iterator<String> iterator = list.iterator();

while (iterator.hasNext()) {
    String item = iterator.next();
    System.out.println(item);
}

3.2 遍历 Set

Set<Integer> set = new HashSet<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
Iterator<Integer> it = set.iterator();

while (it.hasNext()) {
    Integer num = it.next();
    System.out.println(num);
}

3.3 使用 remove() 删除元素

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"));
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String item = iterator.next();
    if (item.equals("b")) {
        iterator.remove(); // 删除当前元素
    }
}
System.out.println(list); // 输出: [a, c]

注意：
不能在遍历时直接用 list.remove(item)，否则会抛 ConcurrentModificationException。

4. Iterator 的底层原理

每个集合类（如 ArrayList、HashSet）都有自己的内部迭代器实现。
迭代器内部维护一个游标（指针），每次调用 next() 时，游标向后移动。
hasNext() 判断游标是否到达末尾。

5. Iterator 的常见异常

5.1 NoSuchElementException

当没有元素可遍历时，继续调用 next() 会抛出此异常。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>();
Iterator<String> it = list.iterator();
it.next(); // 抛 NoSuchElementException

5.2 ConcurrentModificationException

在使用迭代器遍历集合的过程中，如果直接用集合的方法（如 remove()、add()）修改集合，会抛出此异常。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b"));
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    String s = it.next();
    list.remove(s); // 抛 ConcurrentModificationException
}

正确做法： 用 iterator.remove()。

6. for-each 与 Iterator 的关系

Java 的 for-each（增强型 for 循环）底层其实也是用 Iterator 实现的。例如：

for (String s : list) {
    System.out.println(s);
}

等价于：

Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    String s = it.next();
    System.out.println(s);
}

7. forEachRemaining 的用法（Java 8+）

Iterator<String> it = list.iterator();
it.forEachRemaining(item -> System.out.println(item));

对剩余的元素执行 lambda 表达式。

8. 适用场景

需要在遍历过程中安全地删除元素时。
需要对不同类型的集合统一遍历时。
需要手动控制遍历流程时。

9. 小结与注意事项

遍历时用 hasNext() 判断是否有元素，next() 取元素。
删除元素应使用 iterator.remove()。
不要在遍历时直接用集合的添加/删除方法。
for-each 循环底层也是用 Iterator 实现的。

10. ListIterator 与 Iterator 的区别

ListIterator 是 Iterator 的子接口，只能用于 List（如 ArrayList、LinkedList），功能更强大：

特性	Iterator	ListIterator
支持遍历方向	只能向前	可以双向（前/后）遍历
支持元素修改	只能删除	可增、删、改元素
可获取当前索引	无	有（nextIndex/previousIndex）
适用集合类型	所有 Collection	仅 List

示例：

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"));
ListIterator<String> it = list.listIterator();

while (it.hasNext()) {
    String s = it.next();
    if (s.equals("b")) {
        it.set("B"); // 修改元素
        it.add("bb"); // 插入元素
    }
}
System.out.println(list); // 输出: [a, B, bb, c]

11. 线程安全问题

1. 普通集合的 Iterator 不是线程安全的

在多线程环境下，若一个线程遍历，另一个线程修改集合，可能会抛 ConcurrentModificationException。

2. 解决办法

使用 Collections.synchronizedList() 包装集合
或使用并发集合（如 CopyOnWriteArrayList）

示例：

List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
synchronized (list) {
    Iterator<String> it = list.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        System.out.println(it.next());
    }
}

12. 如何自定义 Iterator

如果你自己写了一个集合类，也可以实现 Iterable 接口，并提供自己的 Iterator：

public class MyCollection implements Iterable<String> {
    private String[] data = {"x", "y", "z"};

    @Override
    public Iterator<String> iterator() {
        return new Iterator<String>() {
            private int index = 0;
            public boolean hasNext() {
                return index < data.length;
            }
            public String next() {
                if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException();
                return data[index++];
            }
        };
    }
}

这样你的集合就可以用 for-each 或 Iterator 方式遍历了。

13. 实际开发建议

删除元素时用 iterator.remove()，不要直接用集合的 remove。
遍历前判断集合是否为空，避免空指针异常。
在多线程环境下，优先考虑并发集合或加锁。
不要在遍历时修改集合结构（增删元素），除非用 iterator.remove()/listIterator.add()。
使用 for-each 循环时不能删除元素，否则会报错。

14. 常见面试题

Iterator 和 ListIterator 有什么区别？
如何安全地遍历并删除集合中的元素？
为什么直接用集合的 remove 方法会抛 ConcurrentModificationException？
Iterator 的底层原理是什么？
如何自定义一个集合的 Iterator？

15. 代码示例：安全删除元素

List<Integer> nums = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
Iterator<Integer> it = nums.iterator();
while (it.hasNext()) {
    Integer n = it.next();
    if (n % 2 == 0) {
        it.remove(); // 删除偶数
    }
}
System.out.println(nums); // 输出: [1, 3, 5]

16. 其他高级用法

使用 forEachRemaining (Java 8+)

Iterator<String> it = list.iterator();
it.forEachRemaining(s -> {
    // 对剩余元素做操作
    System.out.println(s);
});

迭代 Map

遍历 Map 时，通常用 entrySet() 获取键值对：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("A", 1); map.put("B", 2);
Iterator<Map.Entry<String, Integer>> it = map.entrySet().iterator();
while (it.hasNext()) {
    Map.Entry<String, Integer> entry = it.next();
    System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
}