java foreach 循环原理

前言

在jdk1.5以后，出现了foreach循环语法，可用于遍历数组和实现Iterable接口的对象（即迭代器模式），下面将介绍foreach背后具体的实现原理。

常见循环方式

// 基于数组索引引用的循环
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.print(list.get(i) + ",");
}

// Iterator迭代器模式循环
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.print(iterator.next() + ",");
}

// foreach循环
for (Integer i : list) {
    System.out.print(i + ",");
}

foreach循环原理

通过cmd命令行查看编译后的class文件: javap -c StringList.class

或者可以通过可视化工具jclasslib查看

说明：通过阅读编译后的class文件，我们可以看出是java编译器隐式的将foreach语法转化为Iterator迭代器模式进行遍历的，对于使用者来说是无感知的，用foreach进行遍历更加方便快捷。并且要求被遍历的对象必须实现Iterable接口。

数组Array没有实现Iterable接口，那么它又是怎么支持foreach循环的呢? 对于数组的foreach循环，编译器是将其转化为对数组中的每一个元素的循环引用，从而达到循环遍历效果。

Iterable源码：

public interface Iterable<T> {

    // 返回一个迭代器Iterator对象
    Iterator<T> iterator();
    
    default void forEach(Consumer<? super T> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        for (T t : this) {
            action.accept(t);
        }
    }
    default Spliterator<T> spliterator() {
        return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);
    }
}

Iterator源码：

public interface Iterator<E> {

    boolean hasNext();

    E next();

    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }
    
    default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        while (hasNext())
            action.accept(next());
    }
}

使用案例

在java中所有实现Collection接口的类（例如：ArrayList，HashSet等），都是可以进行foreach循环遍历的。

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {

    int size();

    boolean isEmpty();

    boolean contains(Object o);

    Iterator<E> iterator();
    ......
    ..........

具体使用案例，参考《java SPI机制原理》中的java.util.ServiceLoader具体实现。

总结

支持foreach循环的对象有以下两种，其他对象使用foreach语法糖，编译器会报错。

数组；
实现Iterable接口的类；

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使用案例

总结

参考链接