Java Iterable 接口
最后修改时间：2025 年 4 月 13 日
java.lang.Iterable 接口是 Java 集合框架的一个基本组成部分，它为支持迭代的对象定义了一个约定。它是所有集合类型（包括 List、Set 和 Queue）的父接口。通过实现 Iterable，一个类可以使用增强型 for 循环进行遍历，从而简化迭代逻辑并提高代码可读性。
Iterable 接口在 Java 5 中引入，它提供了一种获取迭代器的方法，该机制允许顺序访问元素，而无需暴露底层表示。后来，在 Java 8 中，它被扩展了默认方法，提供了更大的灵活性和更有效处理集合的其他方法。理解 Iterable 对于使用 Java 集合和设计与现有 API 无缝集成的自定义可迭代结构至关重要。
Iterable 接口方法
Iterable 接口定义了三个关键方法，用于迭代元素。主要方法是 iterator，而 forEach 和 spliterator 是在 Java 8 中作为默认方法引入的，以增强迭代能力。
public interface Iterable<T> {
Iterator<T> iterator();
default void forEach(Consumer<? super T> action) {...}
default Spliterator<T> spliterator() {...}
}
iterator 方法是任何实现 Iterable 的类的核心要求；它提供了一个 Iterator 实例，该实例有助于对元素进行受控的顺序访问。forEach 方法支持函数式迭代，允许使用 lambda 表达式来简化元素处理。同时，spliterator 有助于并行执行，特别有利于高性能计算任务，在这些任务中，高效处理大量数据至关重要。
通过实现 Iterable，开发人员可以使其自定义数据结构无缝集成到 Java 的迭代机制中，从而提高代码的可维护性和性能。理解这些方法及其应用可以更好地在现代 Java 应用程序中进行集合处理、函数式编程和并行执行。
基本 Iterable 实现
此示例演示如何在自定义类中实现 Iterable 接口。我们创建一个简单的类似集合的类，该类保存元素并提供迭代能力。
class SimpleCollection<T> implements Iterable<T> {
private T[] elements;
private int size;
@SuppressWarnings("unchecked")
public SimpleCollection(int capacity) {
elements = (T[]) new Object[capacity];
size = 0;
}
public void add(T element) {
if (size < elements.length) {
elements[size++] = element;
}
}
@Override
public Iterator<T> iterator() {
return new Iterator<T>() {
private int currentIndex = 0;
@Override
public boolean hasNext() {
return currentIndex < size;
}
@Override
public T next() {
if (!hasNext()) {
throw new NoSuchElementException();
}
return elements[currentIndex++];
}
};
}
}
void main() {
SimpleCollection<String> collection = new SimpleCollection<>(3);
collection.add("First");
collection.add("Second");
collection.add("Third");
for (String item : collection) {
System.out.println(item);
}
}
在此示例中，我们创建一个实现 Iterable 的 SimpleCollection 类。该类维护一个元素数组，并提供一个作为匿名内部类的迭代器实现。增强型 for 循环适用于我们的自定义集合，因为它实现了 Iterable。
使用 forEach 方法
Java 8 中添加的 forEach 方法对 Iterable 的每个元素执行给定的操作，直到所有元素都已被处理。此方法简化了使用 lambda 表达式的迭代。
void main() {
List<String> languages = List.of("Java", "Python", "C++", "JavaScript");
// Traditional for-loop
System.out.println("Traditional iteration:");
for (String lang : languages) {
System.out.println(lang);
}
// Using forEach with lambda
System.out.println("\nUsing forEach:");
languages.forEach(lang -> System.out.println(lang));
// Using method reference
System.out.println("\nUsing method reference:");
languages.forEach(System.out::println);
}
此示例显示了迭代 List（它实现了 Iterable）的不同方法。 forEach 方法提供了一种使用 lambda 表达式或方法引用处理每个元素的简洁方法，使代码更具可读性和表现力。
自定义迭代器实现
此示例演示如何为专门的数据结构创建更复杂的自定义迭代器。我们将实现一个范围迭代器，该迭代器生成指定范围内的数字。
class NumberRange implements Iterable<Integer> {
private final int start;
private final int end;
private final int step;
public NumberRange(int start, int end, int step) {
this.start = start;
this.end = end;
this.step = step;
}
@Override
public Iterator<Integer> iterator() {
return new Iterator<>() {
private int current = start;
@Override
public boolean hasNext() {
return step > 0 ? current <= end : current >= end;
}
@Override
public Integer next() {
if (!hasNext()) {
throw new NoSuchElementException();
}
int value = current;
current += step;
return value;
}
};
}
}
void main() {
System.out.println("Positive step:");
for (int num : new NumberRange(1, 10, 2)) {
System.out.println(num);
}
System.out.println("\nNegative step:");
for (int num : new NumberRange(10, 1, -2)) {
System.out.println(num);
}
}
此示例创建一个 NumberRange 类，该类生成从开始到结束，具有给定步长的数字。该迭代器可以正确处理正步长和负步长。该实现显示了如何创建在迭代期间保持其位置的有状态的迭代器。
具有原始类型的 Iterable
虽然 Iterable 适用于对象，但我们可以使用包装类为原始类型创建专门的实现。此示例显示了原始 int 值的 iterable。
class IntRange implements Iterable{ private final int[] values; public IntRange(int... values) { this.values = values; } @Override public Iterator<Integer> iterator() { return new Iterator<>() { private int index = 0; @Override public boolean hasNext() { return index < values.length; } @Override public Integer next() { if (!hasNext()) { throw new NoSuchElementException(); } return values[index++]; } }; } } void main() { IntRange range = new IntRange(10, 20, 30, 40, 50); // Using enhanced for-loop for (int num : range) { System.out.println(num); } // Using forEach range.forEach(num -> System.out.println(num * 2)); }
此示例创建一个 IntRange 类，该类保存原始 int 值，但通过 Integer 对象提供迭代。该类演示了如何在仍然实现 Iterable 接口的情况下使用原始值，以便与 Java 的集合框架一起使用。
嵌套 Iterable 实现
此示例演示如何为具有嵌套元素的更复杂的数据结构实现 Iterable。我们将创建一个 Matrix 类，该类允许逐行迭代所有元素。
class Matrix<T> implements Iterable<T> {
private final T[][] data;
private final int rows;
private final int cols;
@SuppressWarnings("unchecked")
public Matrix(int rows, int cols) {
this.rows = rows;
this.cols = cols;
data = (T[][]) new Object[rows][cols];
}
public void set(int row, int col, T value) {
if (row >= rows || col >= cols || row < 0 || col < 0) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Invalid matrix position");
}
data[row][col] = value;
}
public T get(int row, int col) {
return data[row][col];
}
@Override
public Iterator<T> iterator() {
return new Iterator<>() {
private int row = 0;
private int col = 0;
@Override
public boolean hasNext() {
return row < rows;
}
@Override
public T next() {
if (!hasNext()) {
throw new NoSuchElementException();
}
T value = data[row][col];
// Move to next element
col++;
if (col >= cols) {
col = 0;
row++;
}
return value;
}
};
}
}
void main() {
Matrix<String> matrix = new Matrix<>(2, 3);
matrix.set(0, 0, "A1");
matrix.set(0, 1, "A2");
matrix.set(0, 2, "A3");
matrix.set(1, 0, "B1");
matrix.set(1, 1, "B2");
matrix.set(1, 2, "B3");
System.out.println("Matrix elements:");
for (String element : matrix) {
System.out.println(element);
}
}
这个改进的 Matrix 类将元素存储在一个二维数组中，同时提供了一个通过所有元素的 *平面迭代*。迭代器正确地保持了它在行和列中的位置，展示了一种处理复杂迭代的 *结构化方法*，同时仍然实现了 Iterable 接口。
来源
在本文中，我们通过实际示例介绍了 Java Iterable 接口。理解 Iterable 对于使用 Java 集合和创建与 Java 的增强型 for 循环和流 API 无缝集成的自定义可迭代数据结构至关重要。
作者
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