增强型for语句如何处理数组，如何获取数组的迭代器？

Question

以下是代码片段:

int[] arr = {1, 2, 3};
for (int i : arr)
    System.out.println(i);

我有以下问题：

1. 上述for-each循环如何工作？
2. 如何在Java中获取数组的迭代器？
3. 数组是否转换为列表以获取迭代器？

- Emil

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一个更快的版本：https://dev59.com/6nNA5IYBdhLWcg3wVcJx?lq=1 - Ciro Santilli OurBigBook.com

上述关于性能的问题已经关闭。答案在这里：https://dev59.com/WnVC5IYBdhLWcg3wjx1d - lue

我没有找到一个明确的答案来回答第一点。for each循环会测试正在迭代的项的类型，如果它是一个数组，则在内部使用普通的for循环吗？还是它会即时创建一个Iterable对象？或者它会转换为List？我还没有找到一个明确的答案。 - Elisabeth

Answer 1

如果您想要一个数组的Iterator，可以使用其中一种直接实现，而不是将数组包装在List中。例如：

Apache Commons Collections ArrayIterator

或者，如果您想使用泛型，则可以使用以下代码：

com.Ostermiller.util.ArrayIterator

请注意，如果您想要基本类型的Iterator，则无法实现，因为基本类型不能是泛型参数。例如，如果您想要一个Iterator<int>，则必须使用Iterator<Integer>，如果它是由int[]支持的，那么会导致大量的自动装箱和拆箱。

- uckelman

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同意。或者，如果您想继续使用原始数据类型，请构建自己的ArrayIterator。 - Khaled.K

代码补全不会为 ArrayIt 显示任何建议；假设所有第三方库。 - Mark Jeronimus

Answer 2

不，没有转换。JVM在后台使用索引迭代数组。

引用自《Effective Java 2nd Ed.》，第46项：

请注意，即使是对于数组，使用for-each循环也不会有性能损失。实际上，在某些情况下，它可能比普通for循环提供略微的性能优势，因为它仅计算一次数组索引的限制。

因此，您无法为数组获取Iterator（除非当然先将其转换为List）。

- Péter Török

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是的，+1。这可能只是一个普通的“for”循环。@Emil，你不能这样做。 - st0le

如果一个集合是空的，那么Effective Java就是错误的。在这种情况下，它会不必要地创建一个迭代器，从而导致对象泛滥。解决方法是将其包装在一个isEmpty()检查中。这在像Android这样内存受限的设备上尤为重要。 - keyboardr

我们确定它没有为数组创建一个可迭代对象，或者将数组转换为列表吗？换句话说，在内部，Java 是否表示“如果类型是数组，则使用带有隐藏索引的常规 for 循环，否则使用 Iterable。”？ - Elisabeth

Answer 3

Arrays.asList(arr).iterator();

或编写自己的代码，实现ListIterator接口。

- Jochem

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Arrays.asList() 方法不能接受一个 int[]，只能接受 Object[] 及其子类作为参数。 - ILMTitan

这是错误的。它返回一个List<int[]>，因此是一个Iterator<int[]>，而不是一个List<Integer>！ - njzk2

你把数组转换成列表只是为了提供一个迭代器？！ - Khaled.K

@KhaledKhnifer 实际上并没有太多的转换。Arrays.asList()使用实际数组并将其包装在一个适配器类中，以使其适应列表接口。因此，除了“不支持基元类型”问题（以及对于在非基元情况下遇到相同问题的人）外，这实际上是一个很好的解决方案。 - Jasper

@Khaled.K，看看Zenexer（https://stackoverflow.com/users/1188377/zenexer）的新答案。 - lue

Answer 4

Google的Guava Libraries集合提供了如下功能：

Iterator<String> it = Iterators.forArray(array);

相比于已经似乎被放弃的Apache Collection，应该更喜欢使用Guava。

- 30thh

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这通常是最好的答案，除非我们处理基本类型数组（例如int[]）时，这不再适用:(因为我们无法指定Iterator<int>或Iterator<Integer>。 - chakrit

Answer 5

在Java 8中：

Arrays.stream(arr).iterator();

- Haneu

Answer 6

public class ArrayIterator<T> implements Iterator<T> {
  private T array[];
  private int pos = 0;

  public ArrayIterator(T anArray[]) {
    array = anArray;
  }

  public boolean hasNext() {
    return pos < array.length;
  }

  public T next() throws NoSuchElementException {
    if (hasNext())
      return array[pos++];
    else
      throw new NoSuchElementException();
  }

  public void remove() {
    throw new UnsupportedOperationException();
  }
}

- Ashok Domadiya

Answer 7

严格来说，你不能获得原始数组的迭代器，因为Iterator.next()只能返回一个对象。但通过自动装箱的魔法，你可以使用Arrays.asList()方法获取迭代器。

Iterator<Integer> it = Arrays.asList(arr).iterator();

上面的答案是错误的，你不能在原始数组上使用 Arrays.asList()，它会返回一个 List<int[]>。而应该使用 Guava 的 Ints.asList()。

- Sean Patrick Floyd

Answer 8

您无法直接获取数组的迭代器。

但是，您可以使用一个由您的数组支持的List，并在此列表上获取迭代器。为此，您的数组必须是Integer数组（而不是int数组）：

Integer[] arr={1,2,3};
List<Integer> arrAsList = Arrays.asList(arr);
Iterator<Integer> iter = arrAsList.iterator();

注意：这只是理论。你可以像这样获取一个迭代器，但我不建议你这样做。与“扩展for语法”直接在数组上进行迭代相比，性能并不好。

注意2：使用此方法构建的列表不支持所有方法（因为该列表由具有固定大小的数组支持）。例如，你的迭代器的“remove”方法将导致异常。

- Benoit Courtine

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我认为这不会起作用。Arrays.asList（arr）将返回类型为int []的List，因为它是原始数组。 - Emil

@Emil：Java的泛型不能用于原始类型。Arrays.asList会隐式地将数组中的值进行装箱处理，从而确保结果真正是一个List<Integer>。 - Konrad Rudolph

@emil 它能工作是因为Arrays.asList接受可变参数。 - Sean Patrick Floyd

@seanizer：但我在我的IDE中尝试了上面的代码，它显示错误。 - Emil

它在我的 Eclipse 中编译通过了。你把编译器兼容性设置到至少 1.5 了吗？ - Sean Patrick Floyd

Answer 9

以上的for-each循环是如何工作的？

和许多其他数组特性一样，JSL明确提到了数组并赋予它们神奇的属性。JLS 7 14.14.2：

EnhancedForStatement:

    for ( FormalParameter : Expression ) Statement

如果表达式的类型是Iterable的子类型，则翻译如下：

否则，该表达式一定具有数组类型T[]。[[ MAGIC! ]]

设L1 ... Lm是增强型for循环语句之前（可能为空的）标签的序列。

增强型for循环语句等效于以下形式的基本for循环语句：

T[] #a = Expression;
L1: L2: ... Lm:
for (int #i = 0; #i < #a.length; #i++) {
    VariableModifiersopt TargetType Identifier = #a[#i];
    Statement
}

#a和#i是自动生成的标识符，与任何其他在加强型for语句出现点的作用域中的标识符（自动生成的或其他）都不同。

数组是否被转换为列表以获取迭代器？

让我们使用javap进行分析：

public class ArrayForLoop {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3};
        for (int i : arr)
            System.out.println(i);
    }
}

那么：

javac ArrayForLoop.java
javap -v ArrayForLoop

main方法进行了一些编辑，使其更易于阅读：

 0: iconst_3
 1: newarray       int
 3: dup
 4: iconst_0
 5: iconst_1
 6: iastore
 7: dup
 8: iconst_1
 9: iconst_2
10: iastore
11: dup
12: iconst_2
13: iconst_3
14: iastore

15: astore_1
16: aload_1
17: astore_2
18: aload_2
19: arraylength
20: istore_3
21: iconst_0
22: istore        4

24: iload         4
26: iload_3
27: if_icmpge     50
30: aload_2
31: iload         4
33: iaload
34: istore        5
36: getstatic     #2    // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
39: iload         5
41: invokevirtual #3    // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
44: iinc          4, 1
47: goto          24
50: return

分解:

• 0 到 14: 创建数组
• 15 到 22: 准备 for 循环。在 22 处，从堆栈中将整数 0 存储到本地位置 4。那就是循环变量。
• 24 到 47: 循环。循环变量在 31 处被检索，并在 44 处递增。当它等于存储在本地变量 3 中的数组长度，该数组长度在 27 处进行检查时，循环结束。

结论: 它与使用索引变量显式执行 for 循环相同，不涉及迭代器。

- Ciro Santilli OurBigBook.com

Answer 10

对于（2），Guava提供了恰好符合您要求的内容，即Int.asList()。 相应类中的每种原语类型都有一个相应的等效类，例如Booleans代表boolean等。

    int[] arr={1,2,3};
    for(Integer i : Ints.asList(arr)) {
      System.out.println(i);
    }

- BeeOnRope