1. 概述
在本教程中，我们将了解Java中Iterable和Iterator接口的用法以及它们之间的区别。
2. 可迭代接口
Iterable接口属于java.lang包。它表示可以迭代的数据结构。
Iterable接口提供了一种生成Iterator的方法。使用Iterable时，我们无法通过索引获取元素。同样，我们也无法从数据结构中获取第一个或最后一个元素。
Java中的所有集合都实现了Iterable接口。
2.1 迭代可迭代对象
我们可以使用增强的for循环(也称为for-each循环)遍历集合中的元素。但是，在这样的语句中只能使用实现Iterable接口的对象。也可以结合使用while语句和Iterator来迭代元素。
让我们看一个使用for-each语句迭代List中的元素的示例：
List<Integer> numbers = getNumbers();
for (Integer number : numbers) {
System.out.println(number);
}
同样，我们可以将forEach()方法与lambda表达式结合使用：
List<Integer> numbers = getNumbers();
numbers.forEach(System.out::println);
2.2 实现可迭代接口
当我们有想要迭代的自定义数据结构时，Iterable接口的自定义实现可以派上用场。
让我们首先创建一个表示购物车的类，该购物车将在数组中保存元素。我们不会直接在数组上调用for-each循环。相反，我们将实现Iterable接口。我们不希望我们的客户依赖于所选的数据结构。如果我们为客户提供迭代的能力，我们可以轻松地使用不同的数据结构，而客户无需更改代码。
ShoppingCart类实现了Iterable接口并覆盖了它的iterate()方法：
public class ShoppingCart<E> implements Iterable<E> {
private E[] elementData;
private int size;
public void add(E element) {
ensureCapacity(size + 1);
elementData[size++] = element;
}
@Override
public Iterator<E> iterator() {
return new ShoppingCartIterator();
}
}
add()方法将元素存储在数组中。由于数组的大小和容量是固定的，我们使用ensureCapacity()方法扩展元素的最大数量。
自定义数据结构上的iterator()方法的每次调用都会生成Iterator的新实例。我们创建了一个新实例，因为迭代器负责维护当前的迭代状态。
通过提供iterator()方法的具体实现，我们可以使用增强的for语句来迭代已实现类的对象。
现在，让我们在ShoppingCart类中创建一个内部类来表示我们的自定义迭代器：
public class ShoppingCartIterator implements Iterator<E> {
int cursor;
int lastReturned = -1;
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
public E next() {
return getNextElement();
}
private E getNextElement() {
int current = cursor;
exist(current);
E[] elements = ShoppingCart.this.elementData;
validate(elements, current);
cursor = current + 1;
lastReturned = current;
return elements[lastReturned];
}
}
最后，让我们创建一个可迭代类的实例，并在增强的for循环中使用它：
ShoppingCart<Product> shoppingCart = new ShoppingCart<>();
shoppingCart.add(new Product("Tuna", 42));
shoppingCart.add(new Product("Eggplant", 65));
shoppingCart.add(new Product("Salad", 45));
shoppingCart.add(new Product("Banana", 29));
for (Product product : shoppingCart) {
System.out.println(product.getName());
}
3.迭代器接口
迭代器是Java集合框架的成员。它属于java.util包。该接口允许我们在迭代期间从集合中检索或删除元素。
此外，它还有两个方法可以帮助迭代数据结构并检索其元素——next()和hasNext()。
此外，它还有一个remove()方法，可以删除Iterator指向的当前元素。
最后，forEachRemaining(Consumer<?superE>action)方法对数据结构中的每个剩余元素执行给定的操作。
3.1.遍历集合
让我们看看如何迭代Integer元素列表。在示例中，我们将组合while循环和方法hasNext()和next()。
List接口是Collection的一部分，因此它扩展了Iterable接口。要从集合中获取迭代器，我们只需调用iterator()方法：
List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
numbers.add(10);
numbers.add(20);
numbers.add(30);
numbers.add(40);
Iterator<Integer> iterator = numbers.iterator();
此外，我们可以通过调用hasNext()方法检查迭代器是否还有剩余元素。之后，我们可以通过调用next()方法来获取一个元素：
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
next()方法返回迭代中的下一个元素。另一方面，如果没有这样的元素，它会抛出NoSuchElementException。
3.2.实现迭代器接口
现在，我们将实现Iterator接口。当我们需要使用条件元素检索遍历集合时，自定义实现会很有用。例如，我们可以使用自定义迭代器来迭代奇数或偶数。
为了说明，我们将迭代给定集合中的素数。正如我们所知，如果一个数只能被一个和它本身整除，则它被认为是质数。
首先，让我们创建一个包含数字元素集合的类：
class Numbers {
private static final List<Integer> NUMBER_LIST = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
}
此外，让我们定义Iterator接口的具体实现：
private static class PrimeIterator implements Iterator<Integer> {
private int cursor;
@Override
public Integer next() {
exist(cursor);
return NUMBER_LIST.get(cursor++);
}
@Override
public boolean hasNext() {
if (cursor > NUMBER_LIST.size()) {
return false;
}
for (int i = cursor; i < NUMBER_LIST.size(); i++) {
if (isPrime(NUMBER_LIST.get(i))) {
cursor = i;
return true;
}
}
return false;
}
}
具体实现通常创建为内部类。此外，他们还负责维护当前的迭代状态。在上面的示例中，我们将下一个素数的当前位置存储在实例变量中。每次我们调用next()方法时，变量都会包含即将到来的素数的索引。
next()方法的任何实现都应该在没有更多元素剩余时抛出NoSuchElementException异常。否则，迭代可能会导致意外行为
让我们在Number类中定义一个方法，它返回PrimeIterator类的一个新实例：
public static Iterator<Integer> iterator() {
return new PrimeIterator();
}
最后，我们可以在while语句中使用自定义迭代器：
Iterator<Integer> iterator = Numbers.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
4. Iterable和Iterator的区别
综上所述，下表显示了Iterable和Iterator接口之间的主要区别：
| 可迭代的 | 迭代器 |
|---|---|
| 表示可以使用for-each循环迭代的集合 | 表示可用于迭代集合的接口 |
| 实现Iterable时，我们需要覆盖iterator()方法 | 实现Iterator时，我们需要覆盖hasNext()和next()方法 |
| 不存储迭代状态 | 存储迭代状态 |
| 不允许在迭代期间删除元素 | 允许在迭代期间删除元素 |
5.总结
在本文中，我们了解了Java中Iterable和Iterator接口的区别及其用法。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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