Iterator 是 Java 集合框架中一个非常核心和基础的接口，它提供了一种统一的方式来遍历集合（Collection）中的元素，而无需关心集合底层的具体实现。

什么是 Iterator？

Iterator 的设计遵循了迭代器模式，它的核心思想是将遍历操作与集合本身分离。

想象一下,你去图书馆看书，如果你直接走进书库，自己一本本地找，这就像直接使用集合的 get(index) 方法（ArrayList），效率低下且逻辑混乱。

而更好的方式是,你向图书管理员（Iterator）借一个“书单”，然后按照书单的顺序一本一本地取书，你不需要关心书是按什么规则排列的（按作者、按分类还是按入库时间），你只需要按照书单（Iterator）的指示来操作即可。

Iterator 就扮演了这个“书单”的角色，它告诉你：

1. 是否还有下一本书？ (hasNext())
2. 请给我下一本书。 (next())
3. 我不想要这本书了，请把它放回原处。 (remove())

Iterator 接口的核心方法

java.util.Iterator 接口定义了三个核心方法：

重要提示：

• remove() 是一个 default 方法（Java 8 引入），意味着 Iterator 接口提供了默认实现，但集合的具体实现类可以选择覆盖它，很多情况下，调用 remove() 方法会抛出 UnsupportedOperationException。
• remove() 方法是安全地在遍历过程中修改集合的方式，它会同步更新迭代器和集合的状态，避免 ConcurrentModificationException（并发修改异常）。

如何获取和使用 Iterator？

几乎所有实现了 Collection 接口的类都提供了一个 iterator() 方法，用于返回一个该集合的 Iterator 对象。

基本使用示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class IteratorExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建一个 List 集合
        List<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("Apple");
        fruits.add("Banana");
        fruits.add("Orange");
        fruits.add("Mango");
        System.out.println("原始集合: " + fruits);
        // 2. 通过 iterator() 方法获取迭代器
        Iterator<String> iterator = fruits.iterator();
        // 3. 使用迭代器遍历集合
        System.out.println("\n使用迭代器遍历集合:");
        while (iterator.hasNext()) {
            // 4. 获取下一个元素
            String fruit = iterator.next();
            System.out.println("当前水果: " + fruit);
            // 5. 示例：移除 "Orange"
            if ("Orange".equals(fruit)) {
                System.out.println("发现 Orange，准备移除...");
                iterator.remove(); // 安全地移除元素
            }
        }
        System.out.println("\n移除 Orange 后的集合: " + fruits);
    }
}

输出结果：

原始集合: [Apple, Banana, Orange, Mango]
使用迭代器遍历集合:
当前水果: Apple
当前水果: Banana
当前水果: Orange
发现 Orange，准备移除...
当前水果: Mango
移除 Orange 后的集合: [Apple, Banana, Mango]

代码解析：

1. 我们创建了一个 ArrayList 并添加了一些元素。
2. 调用 fruits.iterator() 获取了 Iterator 实例。
3. 使用 while (iterator.hasNext()) 循环，这是标准的迭代器遍历模式，确保在尝试获取元素之前先检查是否存在。
4. iterator.next() 获取元素并移动指针。
5. 当元素是 "Orange" 时，我们调用 iterator.remove()，这个方法会从底层的 ArrayList 中移除 "Orange"，并且不会破坏迭代器的状态。

for-each 循环与 Iterator 的关系

你可能更熟悉 for-each 循环（增强 for 循环），它在代码上更简洁。

for (String fruit : fruits) {
    System.out.println(fruit);
}

for-each 和 Iterator 是什么关系呢？

答案是：for-each 循环的内部实现就是 Iterator。

当你编译上面的 for-each 代码时，JVM 会将其转换成类似下面这样的基于 Iterator 的代码：

Iterator<String> iterator = fruits.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String fruit = iterator.next();
    System.out.println(fruit);
}

这意味着：

• 所有可以使用 for-each 循环的类，都必须实现了 Iterable 接口。
• Iterable 接口中定义了一个 iterator() 方法，这正是 for-each 循环所需要的。

Iterable 接口定义：

public interface Iterable<T> {
    Iterator<T> iterator(); // 返回一个迭代器
    // ... 其他默认方法
}

for-each 循环会自动调用这个 iterator() 方法来获取迭代器，然后使用 hasNext() 和 next() 进行遍历。

Iterator vs. ListIterator

Iterator 有一个更强大的子接口——ListIterator，它专门用于遍历 List 集合。

ListIterator 的优势：

• 双向遍历：可以使用 hasPrevious() 和 previous() 从后向前遍历。
• 添加元素：add(E e) 方法可以在当前位置插入一个新元素。
• 修改元素：set(E e) 方法可以替换最后一次返回的元素。

Iterator 的注意事项

1. ConcurrentModificationException (并发修改异常)

   • 场景：当你使用 Iterator 遍历一个集合时，如果不是通过 iterator.remove() 方法，而是通过集合自身的 remove() 方法（或其他修改集合结构的方法）来修改集合，就会抛出此异常。
   • 原因：迭代器创建后，会维护一个“预期修改次数”（expectedModCount），每次集合被结构性修改（增、删）时，modCount 会自增，当迭代器执行 next() 或 remove() 时，它会检查 expectedModCount 是否等于 modCount，如果不等，说明在迭代过程中集合被其他方式修改了，迭代器认为其状态已失效，于是抛出异常。
   • 解决方案：如果需要在遍历时删除元素，务必使用 iterator.remove()。

2. NoSuchElementException

   • 场景：当 iterator.hasNext() 返回 false 时，如果再调用 iterator.next()，就会抛出此异常。
   • 原因：表示已经到达集合的末尾，没有更多元素可以获取了。

3. IllegalStateException

   • 场景：在不允许的情况下调用 remove() 方法。
   • 原因：通常发生在以下情况：
     • 在调用 next() 之前就调用了 remove()。
     • 在一次 next() 调用后，连续调用了两次 remove()。

掌握 Iterator 是理解 Java 集合框架的关键一步，它不仅是一种遍历工具，更体现了 Java 设计中“解耦”和“统一接口”的优秀思想。