迭代器

迭代器（Iterator） 是一种行为型设计模式，属于设计模式之一，迭代器模式提供了一种方法来顺序访问一个聚合对象（如List、Set等）中各个元素，而不需要暴露该对象的内部表示。

• Iterator 对象称为迭代器，主要用于遍历 Collection 集合中的元素。

• 所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象，即可以返回一个迭代器。

• Iterator 仅用于遍历集合，Iterator 本身并不存放对象。

• 集合的顶层接口 Collection 继承 Iterable 接口。

迭代器的特性

• fail-fast机制：当集合在迭代过程中被修改（除了通过迭代器自身的remove()方法），迭代器会快速失败，抛出ConcurrentModificationException。

• fail-safe机制：某些集合（如 CopyOnWriteArrayList ）的迭代器是 fail-safe 的，即它们允许在迭代过程中修改集合，但修改会反映在一个新的集合副本上，不会影响迭代器遍历的集合。

Iterable 和 Iterator 接口

Iterable接口

public interface Iterable<T> {
    /**
     * Returns an iterator over elements of type {@code T}.
     *
     * @return an Iterator.
     */
    Iterator<T> iterator();
}

在 Iterable 接口中有一个 Iterator 方法，它返回一个 Itertator 对象。

Iterator接口

public interface Iterator<E> {
    boolean hasNext();
    
    E next();
    
    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }
}

返回值类型	方法名	功能
boolean	hasNext()	判断集合是否还有元素，如果返回 true 表示集合还有元素，返回 false 表示集合中没有元素；一般对集合的访问通过 while(hasNext()) 判断是否还需要遍历。
E	next()	获取集合中遍历的当前元素 ；一般先调用 hasNext() 方法判断是否存在元素，再调用 next() 获取元素，需要进行循环交替遍历集合中的元素。
void	remove	删除集合中的元素。

使用迭代器遍历

Collection col = new ArrayList();

Iterator iterator = col.iterator(); // 创建迭代器对象
// 判断集合是否有下一个元素
while(iterator.hasNext()){
	// 指针移动一个位置，返回集合该位置的元素
	Object tmp = iterator.next();
}

在调用 next() 方法之前必须要调用 hastNext() 方法进行检测；如果没有调用并且没有下一个元素，直接调用 next() 方法会抛出 NoSuchElementException异常。

遍历完毕后，若继续调用 iterator.hasNext() 将会报错，若需要继续遍历，可以通过重置迭代器（创建一个新的迭代器或使用可重复迭代器）解决

使用增强 for 循环 遍历

增强for循环 可以代替 Iterator 迭代器 ，可以把它看做简化版的 Iterator，和迭代器本质一样，它的底层实现就是 Iterator 迭代器，只能用于遍历集合或数组。

for(Object object : col){
	// 对 object 进行操作
}

迭代器中的 remove 方法

使用迭代器的 remove 的方法可以删除集合中的元素

在Java集合中，以集合 ArrayList 为例，在使用中可能会遇到删除的需求场景，此时如果代码书写不当，极有可能会抛出java.util.ConcurrentModificationException异常信息。因为触发了集合中并发修改的异常

在 ArrayList 集合的 Iterator 方法中，是通过返回 Itr 对象来获得迭代器的。Itr 是 ArrayList 的一个内部类，它实现了 Iterator 接口

属性	含义
cursor	索引下标，表示下一个可以访问的元素的索引，默认值为 0
lastRet	索引下标，表示上一个元素的索引，默认值为 -1
expectedModCount	对集合修改的版本号，初始值为ModCount

ModCount 定义在 AbstractList 接口中，初始值为0，在对集合进行变更操作（增加、删除、修改等）的时候会对版本号进行 +1 操作。：

protected transient int modCount = 0;

• 在使用迭代器的 remove() 操作时，会将更新后的 modCount 给expectedModCount，两者会得到同步，但是在调用集合的 remove() 方法后，两个不会进行同步，进而导致在 checkForComodification() 校验时不通过，抛出 java.util.ConcurrentModificationException 异常。

• 在单线程下使用迭代器是没有问题的，但是在多线程下同时操作集合就不允许了，可以通过 fail-fast 快速失败机制，快速判断是否存在同时操作问题。因此，集合在多线程下使用是不安全的。

for…each 的陷阱

为什么不能在 foreach 里执行删除操作？

因为 for...each 循环是基于迭代器实现的，而迭代器在遍历集合时会维护一个 expectedModCount 属性来记录集合被修改的次数。
如果在 for...each 循环中执行删除操作会导致 expectedModCount 属性值与实际的 modCount 属性值不一致，从而导致迭代器的 hasNext() 和 next() 方法抛出 ConcurrentModificationException 异常。

为了避免这种情况，应该使用迭代器的 remove() 方法来删除元素，该方法会在删除元素后更新迭代器状态，确保循环的正确性。如果需要在循环中删除元素，应该使用迭代器的 remove() 方法，而不是集合自身的 remove() 方法。

除此之外，还可以采用 Stream流 的 filter() 方法来过滤集合中的元素，然后再通过 collect() 方法将过滤后的元素收集到一个新的集合中。