最近去某公司面试，被问到了一个简单的问题，ArrayList中要删除一些元素应该怎么操作？答曰："使用Iterator迭代器遍历，判断之后再用迭代器提供的remove()方法将判断为true的元素删掉"，问：“为什么要选择这个方法？”答曰：“迭代器采用的是fail-fast机制，foreach循环内部调用了迭代器，删除元素破坏了集合的结构，所以会报错”，追问：“为什么不能用for循环呢？没使用迭代器也应该可行啊？为什么迭代器又是可以的呢？” 答曰：“因为for循环删掉元素后会错位，至于迭代器是怎么解决这个问题的， 还真不知道...”
作为一名菜鸟，招架不了这么连珠炮般的提问，于是回去读了一遍关于Iterator的源码，简要的解析一番。本次学习过程大概是围绕这几个问题展开的：
1、Iterator和Iterable的关系
Iterator是java中的一个接口，定义了一系列方法。诸如hasNext()判定、next()取下一元素的值和remove()删除当前元素值。
Iterable是java中的一个接口，定义了一个Iterator的实现类作为成员变量，也提供了for-each这个语法糖。
正如它们的英文意思，Iterator规定了作为一个迭代器应该具有的方法，而Iterable则是规定了如果一个类可以被迭代，不仅要自己实现属于自己的迭代器，而且还附送一个for-each语法糖给程序员作为快捷手段。
2、fail-fast机制
- 什么是fail-fast？
The iterators returned by this class‘s {@link #iterator() iterator} and
* {@link #listIterator(int) listIterator} methods are <em>fail-fast</em>:</a>
* if the list is structurally modified at any time after the iterator is
* created, in any way except through the iterator‘s own
* {@link ListIterator#remove() remove} or
* {@link ListIterator#add(Object) add} methods, the iterator will throw a
* {@link ConcurrentModificationException}. Thus, in the face of
* concurrent modification, the iterator fails quickly and cleanly, rather
* than risking arbitrary, non-deterministic behavior at an undetermined
* time in the future.
这个官方解释已经非常明白了：为防止并发(可以理解为一切Iterator体系之外的方法)修改，迭代器一旦被调出来之后，任何除了Iterator类中定义的方法以外的方法(包括集合的clear、remove和add方法)，对集合元素进行修改，都属于结构化的改变(无论是别的线程还是自己的线程)，迭代器就会抛出ConcurrentModificationException的错误。这里的结构改变，确切的说指的是集合的size发生变化。(注意：并非是elementData这个数组的length发生改变，因为数组中的元素完全可以为null，length不变，而集合中这个元素删掉了，size就得减1)。
- 为什么会报错？
在这里就不贴代码了，直接上结果：
- ArrayList提供了一个成员变量modCount，这个变量表示整个list被结构化修改的次数，初始值为0。
- ArrayList的remove、add、clear方法执行的时候，内部会执行modCount++
- ArrayList中的迭代器中提供一个成员变量expectedModCount，初始值为modCount，记录在迭代器被创建时的集合结构改变的次数。
- 迭代器的next、remove方法在执行之前都会调用checkForModification方法判定expectedModCount与modCount之间是否相等，如果不相等，则抛出concurrentModificationException
这就可以解释为什么for-each不能在内部使用集合的删除方法了——因为它底层调用了Iterator的next方法进行遍历。
3、为什么Iterator.remove()不会出现错位？
这也是Iterator设计的精髓所在。
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // 即将取出的元素的角标
int lastRet = -1; // 上一次取出的元素的角标
int expectedModCount = modCount; // Iterator创建时的改动初始值
public boolean hasNext() {
return cursor != size; //判断是否还有下一位元素存在，该方法要实现持续遍历判断，必须要配合next()方法
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1; // 更新cursor的值为下一轮判定做准备
return (E) elementData[lastRet = i]; // 给lastRet赋值，否则remove()方法报错
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet; //对cursor进行修正
lastRet = -1; //remove()方法不能连续执行，因为lastRet不合法，只能先执行next()
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
- 将迭代器设计成内部类
因为迭代器需要实现接口中操作对象的方法，而不同的对象其底层数据结构不同，因此迭代器的实现类需要根据对象的特点进行设计，也就是说迭代器只有在相应的对象中才有用，不如就在其内部定义得了。
- 三个方法的全家桶
-
- hasNext()方法
取cursor与size进行对比，用来判断是否还能继续遍历下去。
当cursor=size的时候，后续方法不管是next()遍历取值还是remove()删除都因为超界不能继续，所以此时判定依然没任何意义。
-
- next()方法
这个方法很简单，最终返回的即是elementData[lastRet]这个元素，即把当前的cursor对应的数据取出。值得注意的是：
-
- 在每次该方法执行的逻辑尾部cursor=cursor+1——使得hasNext()的遍历得以继续下去。
- 方法中引入了中间变量i，提前将cursor的值赋给i后，返值时又将i赋给lastRet——使得remove()顺利实现。
- remove()方法
-
-
- 首先判定lastRet<0是否成立，如果成立则报错。Iterator强制我们在使用remove()方法之前要先进行next()方法为lastRet赋值，否则lastRet=-1，永远都是错误。
- 在next()调用之后，lastRet被赋值上了cursor，调用ArrayList.this.remove(lastRet)的方法删掉对应的元素，完成删除。
- 删除已经完成，再次将cursor=lastRet，最后lastRet=-1，为什么要设计成这样？
-
a、如果在遍历中删除元素，会重新创建底层数组，把旧数组的值拷贝到新的数组中，后续的元素全部进一位，这样原先next()中执行cursor=cursor+1的逻辑就乱套了，因为再次执行next()和remove()的时候我们会错过cursor位置的元素。因此，cursor也需要在每一次执行删除后得到修正，即cursor=lastRet，目的就是不要发生自增。
b、这里把lastRet设为-1的目的是为了阻止程序员在没有进行next()的情况下连续去remove()，只有再次执行next()之后，lastRet完成刷新，remove()方法才知道应该删除哪个元素。
这就解释了Iterator.remove()不会出现删除元素错位的现象，即若上次执行了删除，下次删除的仍是该位置的元素。
4、总结
- Iterator提供了一整套精密的流程，确保整个删除、取值的逻辑正确，环环相扣，缺了每一步都可能出错。
hasNext()的目的是判定循环是否超界，next()的目的是提供向下取值，通过cursor=cursor+1相联系，两者组合即替代了传统的for循环遍历。
next()和remove()也是按照顺序去执行的，通过lastRet=cursor、lastRet=-1和lastRet=i相联系的，两者组合确保了remove()方法顺利进行。 这三个方法就像齿轮一样，一环扣一环，非常精妙的设计。
- 可以从迭代器的角度来证明ArrayList、Vector这些继承了 AbstractList的集合是非线程安全的。
因为modCount这个成员变量存放了信息，所以不是线程安全的。试想多个线程都用迭代器去操作同一个对象，modCount发生改变，其余线程的迭代操作也会报错。
原文地址：https://www.cnblogs.com/mrpour/p/10764088.html