为什么说写 Java 的人 for循环得用好？

2020-03-31 本文已影响0人代码宇宙

Java 中的循环有很多种，但是什么情况下用哪种，哪种效率高以及每种的特性，相信大多数人没有去深究过，这里面的学问可大着哩，一起来看看吧！

Java 循环的 4 种写法

注意，是四种写法，并不是说底层的四种实现方式，这四种写法各有千秋，但是也是最常用的几种

普通的 fori 循环
forEach 语法糖
lambda表达式 forEach
原生迭代器

注意，以下示例的 User 对象源码如下：

class User {
        private String name;
        private String address;
        private Integer age;

        public User(String name, String address, Integer age) {
            this.name = name;
            this.address = address;
            this.age = age;
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }

        public String getAddress() {
            return address;
        }

        public void setAddress(String address) {
            this.address = address;
        }

        public Integer getAge() {
            return age;
        }

        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
    }

普通 fori 循环

普通 for 循环原理很简单，首先获取集合的长度 userList.size()，循环体内根据循环到的下标获取对应的元素，然后每次循环 +1，达到遍历整个集合的目的。

这种写法在以前非常的常见，现在大多使用 forEach 替代。

List<User> userList = new ArrayList<>();
userList.add(new User("同学1", "北京", 10));
userList.add(new User("同学2", "上海", 15));
userList.add(new User("同学3", "广州", 12));

// 普通 for 循环
for (int i = 0; i < userList.size(); i++) {
    User user = userList.get(i);
    System.out.println(user);
}

输出：

User{name='同学1', address='北京', age=10}
User{name='同学2', address='上海', age=15}
User{name='同学3', address='广州', age=12}
User{name='同学1', address='北京', age=10}
User{name='同学2', address='上海', age=15}
User{name='同学3', address='广州', age=12}

Process finished with exit code 0

但是普通 for 循环有两个不容忽视的优点。

第一，它在循环过程中可以轻松获取下标，比如我们想在循环中寻找符合条件的下标，那就只能使用 fori 循环，

for (int i = 0; i < userList.size(); i++) {
   User user = userList.get(i);
    if(user.age == 15){
        return i;
    }
}

第二点是它并非迭代器实现，也就是说在循环过程中它可以轻松的修改集合内的元素，增删改都没有问题，虽然不推荐这样做，但是这样的需求在实际开发中还是可能遇到。

int size = userList.size();
// 普通 for 循环
for (int i = 0; i < size; i++) {
    size = userList.size();
    User user = userList.get(i);
    if (user.age == 15) {
        userList.remove(2);
    }
}

forEach循环

For-Each 是 Java5 中引入的另一种数组遍历技术，它以类似于常规for循环的关键字开头具有以下特点：

无需声明和初始化循环计数器变量，而是声明一个与数组的基本类型相同类型的变量，然后是冒号，然后是冒号，然后是数组名。
在循环主体中，可以使用创建的循环变量，而不是使用索引数组元素。
它通常用于遍历数组或Collections类（例如ArrayList）

语法

for (type var : array) 
{ 
    statements using var;
}

示例

for (int i=0; i<arr.length; i++) 
{ 
    type var = arr[i];
    statements using var;
}

应用到 fori 的例子

for (User user : userList) {
   System.out.println(user);
}

输出

User{name='同学1', address='北京', age=10}
User{name='同学2', address='上海', age=15}
User{name='同学3', address='广州', age=12}
User{name='同学1', address='北京', age=10}
User{name='同学2', address='上海', age=15}
User{name='同学3', address='广州', age=12}

Process finished with exit code 0

局限性：

当你想要在循环体内修改数组时，for-each 循环不合适，你应该选择普通 fori 循环

for (int num : marks) 
{
    // only changes num, not the array element
    num = num*2; 
}

forEach 不跟踪索引，内部使用迭代器实现，所以我们在循环过程中没办法获取到索引

for (int num : numbers) {
    if (num == target) {
        return ???;   // do not know the index of num
    }
}
For - each only iterates forward over the array in single steps
// cannot be converted to a for-each loop
for (int i = numbers.length - 1; i > 0; i--) {
    System.out.println(numbers[i]);
}
For - each cannot process two decision making statements at once
// cannot be easily converted to a for-each loop
for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
    if (numbers[i] == arr[i]) { ...
    }
}

lambda 表达式 forEach

userList.forEach(e -> {
    System.out.println(e);
});

这种写法相比 forEach 更加的简单，但是存在一个很麻烦的问题，由于 lambda 是基于内部类实现的，所以我们在循环体内如果想修改外部变量，比如这样

int i = 0;
userList.forEach(e -> {
    System.out.println(e);
    i++;
});

代码中的 i++ 就会报错，因为内部类无法直接访问外部资源，Variable used in lambda expression should be final or effectively final，需要我们将变量修改为 Atomic ，如下：

AtomicInteger i = new AtomicInteger();
userList.forEach(e -> {
    System.out.println(e);
    i.set(i.getAndIncrement()+1);
});

是不是很蛋疼哩~

迭代器 iterator

迭代器在现在实际开发中使用比较少了，它长这个样子，其实 forEach 的底层就是迭代器实现。

forEach 中对于list编译器会调用 Iterable 接口的 iterator 方法来循环遍历数组的元素，iterator方法中是调用Iterator接口的的 next() 和 hasNext() 方法来做循环遍历。java中有一个叫做迭代器模式的设计模式，这个其实就是对迭代器模式的一个实现。
对于数组，就是转化为对数组中的每一个元素的循环引用

Iterator<User> iterator = userList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

执行结果

User{name='同学1', address='北京', age=10}
User{name='同学2', address='上海', age=15}
User{name='同学3', address='广州', age=12}

Process finished with exit code 0

好了，关于 Java 中我了解的循环的相关内容就讲完了，如果对你有帮助，可以关注我，我会不定期发一些个人比较了解的技术内容。

ps: 本文中如果您发现错误的地方，请私信或者评论指出，感谢！

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