foreach 循环 初探
我们知道集合中的遍历都是通过迭代（iterator）完成的。
也许有人说，不一定非要使用迭代，如：
List<String> list = new LinkedList<String>();
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
for(int i=0;i<list.size();i++){
String item = list.get(i);
System.out.println(item);
}
这种方式对于基于链表实现的List来说，是比较耗性能的。
因为get(int i)方法包含了一个循环，而且这个循环就是迭代遍历一次List，直到遇到第i个元素，才停止循环，返回第i个元素。对于数量小，遍历不频繁的List来说，开销可以忽略。否则，开销将不容忽视。
所以集合遍历是使用迭代器Iterator来遍历的：
List<String> list = new LinkedList<String>();
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
//获取集合的迭代器
Iterator<String> itor = list.iterator();
//集合的普通for循环
for(;itor.hasNext();){//相当于 while(itor.hasNext())
String item = itor.next();
System.out.println(item);
}
对应的for-Each循环的例子：
List<String> list = new LinkedList<String>();
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
for(String item:list){//for-Each
System.out.println(item);
}
可以看出，for-Each循环比普通for循环要简洁很多。
我们回答上面的两个问题：
- 编译器是如何处理集合中的for-Each循环的？
public static void main(String args[])
{
List list = new LinkedList();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
for(String item:list)
{
if("bbb".equals(item))
list.add("ccc");
}
}反编译上面代码：
public static void main(String args[])
{
List list = new LinkedList();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
for(Iterator iterator = list.iterator(); iterator.hasNext();)
{
String item = (String)iterator.next();
if("bbb".equals(item))
list.add("ccc");
}
}与数组类似，编译器最终也就是将集合中的for-Each循环处理成集合的普通for循环。而集合的Collection接口通过扩展Iterable接口来提供iterator()方。
那么我们换一个角度，是不是只要实现 Iterable接口，提供iterator()方法，也可以使用 for-Each循环呢？
例子：
class MyList<T> implements Iterable<T>{
private ArrayList<T> list = new ArrayList<>();
public void addId(T id){
list.add(id);
}
public boolean removeId(T id){
return list.remove(id);
}
@Override
public Iterator<T> iterator() {//扩展自Iterable接口
//为了简单起见，就直接使用已有的迭代器
return list.iterator();
}
public static void main(String[] args) {
MyList<String> myList = new MyList<>();
myList.addId("666999");
myList.addId("973219");
//for-Each
for(String item:myList){
System.out.println(item);
}
}
}编译通过。
所以只要实现了Iterable接口的类，都可以使用for-Each循环来遍历。
集合迭代的陷阱
集合循环遍历时所使用的迭代器Iterator有一个要求：在迭代的过程中，除了使用迭代器（如:Iterator.remove()方法）对集合增删元素外，是不允许直接对集合进行增删操作。否则将会抛出 ConcurrentModificationException异常。
所以，由于集合的for-Each循环本质上使用的还是Iterator来迭代，因此也要注意这个陷阱。for-Each循环很隐蔽地使用了Iterator，导致程序员很容易忽略掉这个细节，所以一定要注意。
看下面的例子，for-Each循环中修改了集合。
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new LinkedList<>();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
for (String item : list) {//for-Each
if ("bbb".equals(item)) {
list.add("ccc"); //直接操作list
}
}
}
运行抛出异常.
上面仅仅是单线程下的情况,如果在 多线程 的环境中，线程是交替运行的（时间片轮转调度）。这就意味着，如果有两个线程A、B，线程A对集合使用Iterator迭代遍历，线程B则对集合进行增删操作。线程A、B一旦交替运行，就会出现在迭代的同时对集合增删的效果，也会抛出异常。
解决办法就是加锁变成原子操作。
- 集合中的for-Each循环能代替集合的普通for循环吗？
同样也不能。
集合中的for-Each循环的局限性与数组的for-Each循环是一样的。集合的for-Each循环是不能对集合进行增删操作、也不能获取索引。
而集合的普通for循环可以使用的迭代器提供了对集合的增删方法（如：Iterator.remove，ListIterator.add()），获取索引的方法（如：ListIterator.nextIndex()、ListIterator.previousIndex()）；
扩展：Iterator源码分析
我们来分析一下Iterator源码，主要看看为什么在集合迭代时，修改集合可能会抛出ConcurrentModificationException异常。以ArrayList中实现的Iterator为例。
先来看一下ArrayList.iterator()方法，如下：
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
iterator()方法直接创建了一个类Itr的对象。那就接着看 Itr类的定义吧！发现Itr其实是ArrayList的内部类，实现了 Iterator 接口。
/**
* An optimized version of AbstractList.Itr
*/
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // 当前的索引值，index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
//ArrayList的底层数组
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;
//再次更新 expectedModCount
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();
}
}
ArrayList.this.elementData是ArrayList的底层数组，这些方法都是对ArrayList.this.elementData这个底层数组进行操作。
重点看一下checkForComodification（）方法，它是用来抛出ConcurrentModificationException异常，判断modCount与expectedModCount是否相等。modCount存储的AarryList中的元素个数。而expectedModCount则是对象创建时将modCount的值赋给它，也就是说expectedModCount存储的是迭代器创建时元素的个数。
那么checkForComodification（）方法其实在比较迭代期间，ArrayList元素的个数 是否发生了改变，如果改变了，就抛出异常。
注意，expectedModCount除了在声明时赋值外，也在remove()方法中更新了一次。
by:一只阿木木
