Java:foreach实现原理

第一部分:

For-each Loop

Purpose

The basic for loop was extended in Java5 to make iteration over arrays and other collections more convenient. This newer for statement is called the enhanced for or for-each (because it is called this in other programming languages). I‘ve also heard it called the for-in loop.

Use it in preference to the standard for loop if applicable (see last section below) because it‘s much more readable.

Series of values. The for-each loop is used to access each successive value in a collection of values.

Arrays and Collections. It‘s commonly used to iterate over an array or a Collections class (eg, ArrayList).

Iterable<E>. It can also iterate over anything that implements the Iterable<E> interface (must defineiterator() method). Many of the Collections classes (eg, ArrayList) implement Iterable<E>, which makes thefor-each loop very useful. You can also implement Iterable<E> for your own data structures.

General Form

The for-each and equivalent for statements have these forms. The two basic equivalent forms are given, depending one whether it is an array or an Iterable that is being traversed. In both cases an extra variable is required, an index for the array and an iterator for the collection.

这里我们只要知道下面的事实就好了:

  1. For-each语法内部,对collection是用nested iteratoration来实现的,对数组是用下标遍历来实现。
  2. Java 5 及以上的编译器隐藏了基于iteration和下标遍历的内部实现。(注意,这里说的是“Java编译器”或Java语言对其实现做了隐藏,而不是某段Java代码对其实现做了隐藏,也就是说,我们在任何一段JDK的Java代码中都找不到这里被隐藏的实现。这里的实现,隐藏在了Java 编译器中,我们可能只能像这篇帖子中说的那样,查看一段For-each的Java代码编译成的字节码,从中揣测它到底是怎么实现的了)

下面对“For-each”和“其对等的iteration/index实现”的对比再简洁明了不过了。

For-each loop Equivalent for loop
for (type var : arr) {
    body-of-loop
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    type var = arr[i];
    body-of-loop
}
for (type var : coll) {
    body-of-loop
}
for (Iterator<type> iter = coll.iterator(); iter.hasNext(); ) {
    type var = iter.next();
    body-of-loop
}

Example - Adding all elements of an array

Here is a loop written as both a for-each loop and a basic for loop.

double[] ar = {1.2, 3.0, 0.8};
int sum = 0;
for (double d : ar) {  // d gets successively each value in ar.
    sum += d;
}

And here is the same loop using the basic for. It requires an extra iteration variable.

double[] ar = {1.2, 3.0, 0.8};
int sum = 0;
for (int i = 0; i < ar.length; i++) {  // i indexes each element successively.
    sum += ar[i];
}

Where the for-each is appropriate

一定要注意For-each不是万能的,下面的场合是不适宜使用For-each的

Altho the enhanced for loop can make code much clearer, it can‘t be used in some common situations.

使用For-each时对collection或数组中的元素不能做赋值操作

  • Only access. Elements can not be assigned to, eg, not to increment each element in a collection.

同时只能遍历一个collection或数组,不能同时遍历多余一个collection或数组

  • Only single structure. It‘s not possible to traverse two structures at once, eg, to compare two arrays.

遍历过程中,collection或数组中同时只有一个元素可见,即只有“当前遍历到的元素”可见,而前一个或后一个元素是不可见的。

  • Only single element. Use only for single element access, eg, not to compare successive elements.

只能正向遍历,不能反向遍历(相比之下,C++ STL中还有reverse_iterator, rbegin(), rend()之类的东西,可以反向遍历)

  • Only forward. It‘s possible to iterate only forward by single steps.

如果要兼容Java 5之前的Java版本,就不能使用For-each

    • At least Java 5. Don‘t use it if you need compatibility with versions before Java 5.

此文章来自:http://blog.csdn.net/yasi_xi/article/details/25482173#t1

第二部分:

     

先看一下这么一段代码:

public static void main(String[] args)
{
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("111");
    list.add("222");

    for (String str : list)
    {
        System.out.println(str);
    }
}

用foreach循环去遍历这个list,结果就不说了,都知道。看一下Java是如何处理这个foreach循环的,javap反编译一下:

d:\MyEclipse\TestArticle\bin\test29>javap -verbose TestMain.class

反编译出来的内容很多,有类信息、符号引用、字节码信息,截取一段信息:

 1   public static void main(java.lang.String[]);
 2     flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
 3     Code:
 4       stack=2, locals=4, args_size=1
 5          0: new           #16                 // class java/util/ArrayList
 6          3: dup
 7          4: invokespecial #18                 // Method java/util/ArrayList."<in
 8 it>":()V
 9          7: astore_1
10          8: aload_1
11          9: ldc           #19                 // String 111
12         11: invokeinterface #21,  2           // InterfaceMethod java/util/List.
13 add:(Ljava/lang/Object;)Z
14         16: pop
15         17: aload_1
16         18: ldc           #27                 // String 222
17         20: invokeinterface #21,  2           // InterfaceMethod java/util/List.
18 add:(Ljava/lang/Object;)Z
19         25: pop
20         26: aload_1
21         27: invokeinterface #29,  1           // InterfaceMethod java/util/List.
22 iterator:()Ljava/util/Iterator;

看不懂没关系,new、dup、invokespecial这些本来就是字节码指令表内定义的指令,虚拟机会根据这些指令去执行指定的C++代码,完成每个指令的功能。关键看到21、22这两行就可以了,看到了一个iterator,所以得出结论:在编译的时候编译器会自动将对for这个关键字的使用转化为对目标的迭代器的使用,这就是foreach循环的原理。进而,我们再得出两个结论:

1、ArrayList之所以能使用foreach循环遍历,是因为ArrayList所有的List都是Collection的子接口,而Collection是Iterable的子接口,ArrayList的父类AbstractList正确地实现了Iterable接口的iterator方法。之前我自己写的ArrayList用foreach循环直接报空指针异常是因为我自己写的ArrayList并没有实现Iterable接口

2、任何一个集合,无论是JDK提供的还是自己写的,只要想使用foreach循环遍历,就必须正确地实现Iterable接口

实际上,这种做法就是23中设计模式中的迭代器模式

数组呢?

上面的讲完了,好理解,但是不知道大家有没有疑问,至少我是有一个疑问的:数组并没有实现Iterable接口啊,为什么数组也可以用foreach循环遍历呢?先给一段代码,再反编译:

public static void main(String[] args)
{
    int[] ints = {1,2,3,4,5};

    for (int i : ints)
        System.out.println(i);
}

同样反编译一下,看一下关键的信息:

 1          0: iconst_2
 2          1: newarray       int
 3          3: dup
 4          4: iconst_0
 5          5: iconst_1
 6          6: iastore
 7          7: dup
 8          8: iconst_1
 9          9: iconst_2
10         10: iastore
11         11: astore_1
12         12: aload_1
13         13: dup
14         14: astore        5
15         16: arraylength
16         17: istore        4
17         19: iconst_0
18         20: istore_3
19         21: goto          39
20         24: aload         5
21         26: iload_3
22         27: iaload
23         28: istore_2
24         29: getstatic     #16                 // Field java/lang/System.out:Ljav
25 a/io/PrintStream;
26         32: iload_2
27         33: invokevirtual #22                 // Method java/io/PrintStream.prin
28 tln:(I)V
29         36: iinc          3, 1
30         39: iload_3
31         40: iload         4
32         42: if_icmplt     24
33         45: return

这是完整的这段main函数对应的45个字节码指令,因为这涉及一些压栈、出栈、推送等一些计算机原理性的内容且对于这些字节码指令的知识的理解需要一些C++的知识,所以就不解释了。简单对照字节码指令表之后,我个人对于这45个字节码的理解是Java将对于数组的foreach循环转换为对于这个数组每一个的循环引用

第二部分内容来自:http://www.cnblogs.com/xrq730/p/4868465.html

时间: 2024-10-10 11:11:39

Java:foreach实现原理的相关文章

java foreach实现原理

java  foreach 语法糖实现原理 一 .  示例代码 1 import java.util.ArrayList; 2 import java.util.List; 3 4 /** 5 * 6 * @author lulei 7 * @date 2014-9-23 8 * 9 */ 10 public class TestForeach { 11 12 private List<String> list = new ArrayList<String>(); 13 priva

Java Foreach语句使用总结

foreach语句是java5的新特征之一,在遍历数组.集合方面,foreach为开发人员提供了极大的方便. foreach语句是for语句的特殊简化版本,但是foreach语句并不能完全取代for语句,然而,任何的foreach语句都可以改写为for语句版本. foreach并不是一个关键字,习惯上将这种特殊的for语句格式称之为"foreach"语句.从英文字面意思理解foreach也就是"for 每一个"的意思.实际上也就是这个意思. foreach的语句格式

Java语法糖1:可变长度参数以及foreach循环原理

语法糖 接下来几篇文章要开启一个Java语法糖系列,所以首先讲讲什么是语法糖.语法糖是一种几乎每种语言或多或少都提供过的一些方便程序员开发代码的语法,它只是编译器实现的一些小把戏罢了,编译期间以特定的字节码或者特定的方式对这些语法做一些处理,开发者就可以直接方便地使用了.这些语法糖虽然不会提供实质性的功能改进,但是它们或能提高性能.或能提升语法的严谨性.或能减少编码出错的机会.Java提供给了用户大量的语法糖,比如泛型.自动装箱.自动拆箱.foreach循环.变长参数.内部类.枚举类.断言(as

Java虚拟机工作原理详解

原文地址:http://blog.csdn.net/bingduanlbd/article/details/8363734 一.类加载器 首先来看一下java程序的执行过程. 从这个框图很容易大体上了解java程序工作原理.首先,你写好java代码,保存到硬盘当中.然后你在命令行中输入 [java] view plaincopy javac YourClassName.java 此时,你的java代码就被编译成字节码(.class).如果你是在Eclipse IDE或者其他开发工具中,你保存代码

Java的跨平台原理

JAVA的跨平台原理 JAVA的跨平台原理 Java是一种简单易用.完全面向对象.有平台无关性.安全可靠的.主要面向Internet的开发工具.Java自从1995年正式面世以来,它的快速发展已经使整个Web世界发生了翻天覆地的变化.随着Java Servlet的推出,Java在电子商务方面开始崭露头角,最新的Java Server Page(JSP)技术的推出,更是让Java成为基于Web应用程序的首选开发工具. Java是第一套允许使用者将应用程序通过Internet从远端服务器传输到本地机

Java虚拟机工作原理详解 (一)

一.类加载器 首先来看一下java程序的执行过程. 从这个框图很容易大体上了解java程序工作原理.首先,你写好java代码,保存到硬盘当中.然后你在命令行中输入 [java] view plain copy javac YourClassName.java 此时,你的java代码就被编译成字节码(.class).如果你是在Eclipse IDE或者其他开发工具中,你保存代码的时候,开发工具已经帮你完成了上述的编译工作,因此你可以在对应的目录下看到class文件.此时的class文 件依然是保存

Java虚拟机工作原理具体解释

一.类载入器 首先来看一下java程序的运行过程. 从这个框图非常easy大体上了解java程序工作原理.首先,你写好java代码,保存到硬盘其中.然后你在命令行中输入 javac YourClassName.java 此时,你的java代码就被编译成字节码(.class).假设你是在Eclipse IDE或者其它开发工具中,你保存代码的时候,开发工具已经帮你完毕了上述的编译工作,因此你能够在相应的文件夹下看到class文件.此时的class文件依旧是保存在硬盘中,因此,当你在命令行中执行 ja

全面解读Java NIO工作原理(2)

全面解读Java NIO工作原理(2) 2011-12-14 10:31 Rollen Holt Rollen Holt的博客 我要评论(0) 字号:T | T JDK 1.4 中引入的新输入输出 (NIO) 库在标准 Java 代码中提供了高速的.面向块的 I/O.本实用教程从高级概念到底层的编程细节,非常详细地介绍了 NIO 库.您将学到诸如缓冲区和通道这样的关键 I/O 元素的知识,并考察更新后的库中的标准 I/O 是如何工作的.您还将了解只能通过 NIO 来完成的工作,如异步 I/O 和

全面解读Java NIO工作原理(4)

全面解读Java NIO工作原理(4) 2011-12-14 10:31 Rollen Holt Rollen Holt的博客 我要评论(0) 字号:T | T JDK 1.4 中引入的新输入输出 (NIO) 库在标准 Java 代码中提供了高速的.面向块的 I/O.本实用教程从高级概念到底层的编程细节,非常详细地介绍了 NIO 库.您将学到诸如缓冲区和通道这样的关键 I/O 元素的知识,并考察更新后的库中的标准 I/O 是如何工作的.您还将了解只能通过 NIO 来完成的工作,如异步 I/O 和

paip.java UrlRewrite 的原理and实现 htaccess正则表达式转换

paip. 混合编程的实现resin4 (自带Quercus ) 配置 php 环境 #---混合编程的类型 1.代码inline 方式 2.使用库/api  解析方式. #----配置resin 支持php resin4默认自动支持php.. 也能手动配置了.web.xml加php的servlet解析..参考Quercus让你的PHP开心在Servlet容器奔跑 #----配置 php.ini路线 运行t.php,,看见 Configuration File (php.ini) Path =>