【Java】还在用for循环遍历元素?试试for-each,它不香吗?

【Java】还在用for循环遍历元素?试试for-each,它不香吗?

for循环是平时写代码用的最多的,但是之前看《Effective java》,大佬在某些场景写并不推荐。结合着自己之前刷算法题的经历,受益匪浅。

一、for循环的缺点

在以往遍历元素的时候,我们通常采用以下的形式:

`public class Main {
 public static void main(String[] args) {
  //1、数组元素
  int[] num = new int[] {1,2,3,4,5};
  //数组的遍历
  for(int i=0;i<num.length;i++) 
   System.out.println(num[i]);
  //2、对象元素
  ArrayList<Person> lists = new ArrayList<>();
  lists.add(new Person("张三"));
  lists.add(new Person("李四"));
  lists.add(new Person("愚公要移山"));
  //对象元素的遍历
  for(Iterator<Person> it=lists.iterator();it.hasNext();) {
   Person p = it.next();
   System.out.println(p.getName());
  }
 }
}
`

这种写法看起来还不错,但是却并不完美。我们来分析一下,有什么缺点。然后给出解决方案。

问题1:迭代器或索引多次出现,容易造成使用错误

从上面两种遍历的代码上来看,对于数组元素是通过索引i来遍历的,但是整个for循环出现了四次i,对于对象元素是通过迭代器it来遍历的,但是整个for循环出现了三次it。在for循环遍历元素的时候,就有多次机会使用了错误的变量。而且有时候这些错误编译器无法发现。对整个应用系统造成无法预知的错误。

问题2:遍历对象元素时,需要注意容器类型

比如我们这里使用的是list,当然还有可能是其他容器类型,这些类型在更改时比较麻烦。

问题3:嵌套迭代抛出异常

这种情况比较复杂一些,先来搞个例子。比如说,我们想要列举每种花,这些花有两种属性一种是颜色,一种是大小。

`public class Main {
 //枚举颜色和尺寸
 enum Color { RED, GREEN, BLUE, BLACK }
 enum Size { ONE, TWO, THREE, FOUR, FIVE,
    SIX, SEVEN, EIGHT,NINE, TEN}
 //定义花
 static class Flower{
  public Flower(Color color, Size size) {}
 }
 public static void main(String[] args) {
  Collection<Color> colors = Arrays.asList(Color.values());
  Collection<Size> sizes = Arrays.asList(Size.values());
  List<Flower> flowers = new ArrayList<>();
  //for循环添加所有的花和尺寸
  for (Iterator<Color> color = colors.iterator(); color.hasNext(); ) {
   for (Iterator<Size> size = sizes.iterator(); size.hasNext(); ) {
    flowers.add(new Flower(color.next(), size.next()));
   } 
  } 
 }
}
`

看似人畜无害,现在我们运行一波。

`Exception in thread "main" java.util.NoSuchElementException
 at java.util.AbstractList$Itr.next(Unknown Source)
 at com.f2.Main.main(Main.java:25)
`

是不是感觉有点奇怪,好像双重循环遍历没啥问题,但是出现了异常,原因是外部的Color迭代器调用了多次,第一层for循环被调用了,但是又在第二层for循环内部被调用了,所以color的next被调用完了。所以出现了NoSuchElementException。但是有时候也不会出现这种情况,场景是外部循环迭代器调用的次数刚好是内部调用的n倍。

问题4:嵌套迭代不抛异常,但是结果不正确

这种情况是外部循环迭代器调用的次数刚好是内部调用的n倍。我们再来个例子:

`public class Main {
 //枚举颜色
 enum Color { RED, GREEN, BLUE, BLACK } 
 public static void main(String[] args) {
  Collection<Color> colors = Arrays.asList(Color.values());
  //两层for循环
  for (Iterator<Color> c1 = colors.iterator(); c1.hasNext(); ) {
   for (Iterator<Color> c2 = colors.iterator(); c2.hasNext(); ) {
    System.out.println(c1.next()+" "+c2.next());
   } 
  } 
 }
}
`

现在对颜色进行for循环遍历,一共两层for循环,因为一共有四种颜色,两层for循环应该是打印16个结果。现在运行一遍看看结果:

`RED RED
GREEN GREEN
BLUE BLUE
BLACK BLACK
`

没错,确实是打印了四条。原因和问题三是一样的。有一种方式可以很好地解决这种嵌套的问题。

嵌套迭代问题解决:

直接看代码。既然是外部的迭代器it在内部使用了,那我在内部和外部之间用一个变量缓存起来不久好了。

`public class Main {
 //枚举颜色
 enum Color { RED, GREEN, BLUE, BLACK }
 public static void main(String[] args) {
  Collection<Color> colors = Arrays.asList(Color.values());
  //for循环
  for (Iterator<Color> c1 = colors.iterator(); c1.hasNext(); ) {
   //用一个变量缓存起来
   Color c = c1.next();
   for (Iterator<Color> c2 = colors.iterator(); c2.hasNext(); ) {
    System.out.println(c+" "+c2.next());
   } 
  } 
 }
}
`

现在再来运行,就可以很好地得出16种结果了。这种方式也比较不错,但是却不能很好地解决问题1和问题2。因此,为了解决这一现象,大佬Joshua Bloch在书中提出,推荐使用for-each循环来代替for循环。

二、for-each循环

既然作者推荐使用for-each循环,我们看看他有什么好处。是如何解决上面的问题的。

`public class Main {
 //枚举颜色和尺寸
 enum Color { RED, GREEN, BLUE, BLACK }
 enum Size { ONE, TWO, THREE, FOUR, FIVE,
    SIX, SEVEN, EIGHT,NINE, TEN}
 //定义花
 static class Flower{
  public Flower(Color color, Size size) {}
 }
 public static void main(String[] args) {
  Collection<Color> colors = Arrays.asList(Color.values());
  Collection<Size> sizes = Arrays.asList(Size.values());
  List<Flower> flowers = new ArrayList<>();
  //for-each循环
  for (Color color:colors) {
   for (Size size:sizes ) {
    flowers.add(new Flower(color, size));
   } 
  } 
 }
}
`

看里面的for-each循环。上面的问题就全都解决了。好吧,可能你会感觉,就这?还有一个好处还没说,再往下看。

for-each 循环不仅允许遍历集合和数组,还允许遍历实现 Iterable 接口的任何对象,该接口由单个方法组成。接 口定义如下:

`public interface Iterable<E> {
 // Returns an iterator over the elements in this iterable
 Iterator<E> iterator();
}
`

如果必须从头开始编写自己的 Iterator 实现,那么实现 Iterable 会有点棘手,但是如果你正在编写表示一组元素 的类型,那么你应该强烈考虑让它实现 Iterable 接口,甚至可以选择不让它实现 Collection 接口。这允许用户使用for-each 循环遍历类型,他们会永远感激不尽的 。

但是,有三种常见的情况是你不能分别使用 for-each 循环的:

(1)有损过滤(Destructive filtering):如果需要遍历集合,并删除指定选元素,则需要使用显式迭代器,以便可以调用其 remove 方法。 通常可以使用在 Java 8 中添加的 Collection 类中的 removeIf 方法,来避免显式遍历。

(2)转换:如果需要遍历一个列表或数组并替换其元素的部分或全部值,那么需要列表迭代器或数组索引来替换元素的值。

(3)并行迭代:如果需要并行地遍历多个集合,那么需要显式地控制迭代器或索引变量,以便所有迭代器或索引变量都可以同步进行 。

如果发现自己处于这些情况中的任何一种,请使用传统的 for 循环,并警惕本条目中提到的陷阱 。

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