用 for/in 在 Java 5.0 中增強循環

2019-11-18 13:09:03

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　　for/in 循環通常叫作增強的 for 或者 foreach，它是 java 5.0 中一個極為方便的特性。實際上它沒有提供任何新的功能，但它顯然能讓一些日常編碼任務變得更簡單一些。在本文中，您將學習這方面的許多內容，其中包括使用 for/in 在數組和集合中進行遍歷，以及如何用它避免不必要（或者只是令人厭煩的）類型轉換。您還將學習如何實現 for/in，了解新的 Iterable 接口的一些細節，甚至還將學習如何讓您自己的定制對象用這個新的構造進行遍歷。最后，您將學習 for/in 不能做什么，以確保您能理解什么時候選擇原來的 for 是正確的選擇。
　　
　　越短越好
　　這是資深電腦程序員都知道的一條最基本的原理：因為更短意味著打字更少，所以更短自然也就更好。這個哲學造就了 vi 這樣的 IDE，在這類 IDE 中，像 :wq! 和 28G 這樣的命令擁有豐富的含義。這個哲學還導致一些最神秘的代碼，比如說，變量 ar 代表 Agile Runner（也可能是 Argyle，或者 Atomic Reactor 等等，總之，您明白就好）。
　　
　　有些時候，在努力實現短小的時候，程序員會將明確性拋到腦后。也就是說，過于短小和過于繁冗的代碼都會讓人感到痛苦不堪。變量名為 theAtomicReactorLocatedInPhilaDelphia 與名為 ar 的變量一樣讓人討厭和不方便。一定會有一個讓人興奮的解決方法，不是嗎？
　　
　　這個讓人興奮的方法（至少我是這么認為的）是以尋找完成某事的方便途徑為出發點，不是為了短小而短小。作為這類解決方案的一個好例子，Java 5.0 引入了新版的 for 循環，我把它稱為 for/in。它也被稱為 foreach，有時也叫作增強的 for，但這些指的都是同一個構造。不管您叫它什么，for/in 都會使代碼變得更簡單，正如您在本文中將看到的那樣。
　　
　　不使用 Iterator
　　使用 for/in 與“普通”for 之間的最基本區別是，您不必使用計數器（通常稱為 i 或 count）或 Iterator。參見清單 1，它顯示了一個使用的 Iterator 的for 循環：
　　
　　清單 1. for 循環，舊式學院風格
　　
　　public void testForLoop(PRintStream out) throws IOException {
　　List list = getList();　// initialize this list elsewhere
　　
　　for (Iterator i = list.iterator(); i.hasNext(); ) {
　　Object listElement = i.next();
　　out.println(listElement.toString());
　　
　　// Do something else with this list element
　　}
　　}
　　
　　注重：假如您一直在看我寫的關于 Tiger 新特性的文章（請參閱參考資料），您就會知道，我經常感謝 O'Reilly Media, Inc.，因為它們答應我在本文中發布我其他書中的代碼示例。這意味著您得到的代碼已經通過了更多測試、更多評論，比我能提供給您的多得多。所以再次感謝 O'Reilly，假如您想了解 Tiger 的更多內容，請參考我撰寫的一些書，它們列在參考資源一節中，其中有完整的鏈接和更多的細節。
　　
　　假如您期待著得到如何把這個代碼轉變成新的 for/in 循環的具體解釋，我恐怕要讓您失望。清單 2 顯示了用 for/in 改寫的清單 1 中的代碼，您應該相當熟悉它。請參見下面代碼清單，我將盡可能具體地解釋 for/in 循環（但是仍然很難湊成一章）。
　　
　　清單 2. 轉換成 for/in
　　
　　public void testForInLoop(PrintStream out) throws IOException {
　　List list = getList();　// initialize this list elsewhere
　　
　　for (Object listElement : list) {
　　out.println(listElement.toString());
　　
　　// Do something else with this list element
　　}
　　}
　　
　　for/in 循環的基本語法如清單 3 所示。假如您還不習慣閱讀規范，那么該語法可能看起來有點古怪，但是當您一個部分一個部分了解它的時候，您會發現閱讀它實際上非常輕易。
　　
　　清單 3. for/in 循環的基本結構
　　
　　for（聲明：表達式）
　　語句
　　
　　for/in 因何得名
　　細心的讀者會注重到，所謂 for/in 根據不包含單詞 in。它的名字來自借閱的閱讀方式。在清單 2 中，您會說 for 每個對象 in 命名變量列表中，執行 ...。當然，省略號代表循環實質做的操作。您如何看待會有些差異，但是在每種表達方式中 for 和 in 都是突出的。
　　
　　聲明是一個變量，例如 Object listElement。這個變量應該有自己的類型，這樣，它就可以與將遍歷的列表、數組或集合中的每一個項兼容。在清單 2 的例子中，list 包含一些對象，因此這些對象就是 listElement 的類型。
　　
　　表達式就是一個表達式。它計算的結果應當是可以遍歷的（后面再詳加介紹）。在現在，只要保證表達式計算的結果是一個集合或者數組就可以了。表達式可以簡單到就是一個變量（如清單 2 所示）或者是一個方法調用（例如 getList()），亦或是包含布爾邏輯或三目運算符的復雜表達式。只要它返回一個數組或集合，就一切 OK。
　　
　　語句代表循環的內容，它對聲明中定義的變量進行操作；當然，這是一個循環，所以語句將應用到數組中集合的每個項目上。而且，使用大括號（{ 和 }）時，還能使用多條語句。
　　
　　其用法如下：創建一個變量，指向要遍歷的數組或集合，然后對定義的變量進行操作。不用對列表中的每個項目進行賦值，因為 for/in 替您處理了這件事。當然，假如您還覺得不太清楚，沒關系，繼續讀下去，有大量的示例讓您足夠清楚這個事件。
　　
　　但是，在進行下一步之前，我想用更加符合規范的方式說明 for/in 的工作方式。清單 4 顯示了在提供通用化類型時，實際發揮作用的 for/in 循環。以下是編譯器把該循環轉換成普通的 for 循環之后，語句實際看起來的樣子。
　　
　　您明白了嗎？編譯器實際上把這個更短、更方便的 for/in 語句變成了一個更加編譯器友好的 for 循環，而且您不會受到這項工作的影響。這就是為什么我認為它方便，而不僅僅說它更簡短的原因。
　　
　　清單 4. 轉換后的 for/in 循環，帶有一個 Iterable
　　
　　for (Iterator #i = (eXPression).iterator(); #i.hasNext(); ) {
　　declaration = #i.next();
　　statement
　　}
　　
　　清單 5 是另外一個經過編譯器轉換之后的 for/in，這次沒有通用化類型。雖然更簡單，但做的事是一樣的。但是在每種情況下，您都可以很輕易地在腦子里（并通過編程方式）把 for/in 語句轉換成普通的 for 語句，假如您能在腦子子里做這個轉換，事情就變得極為輕易了。
　　
　　清單 5. 轉換后的 for/in 循環，沒有未經參數化的類型
　　
　　for (Iterator #i = (expression).iterator(); #i.hasNext(); ) {
　　declaration = #i.next();
　　statement
　　}
　　
　　使用數組
　　現在您已經了解了基本的語義，可以繼續了解一些更具體的示例了。您已經看到 for/in 如何處理列表了；處理數組也一樣輕易。與集合相同，數組也被賦值（如清單 6 所示），然后這些值被逐個取出，并被處理。
　　
　　清單 6. 簡單的數組初始化
　　
　　int[] int_array = new int[4];
　　String[] args = new String[10];
　　float[] float_array = new float[20];
　　
　　對于使用 for 以及計算器或索引變量的場合，現在就可以使用 for/in（當然，前提是您正在使用 Tiger）。清單 7 顯示了另外一個簡單的示例：
　　
　　清單 7. 用 for/in 對數組進行循環就是小菜一碟
　　
　　public void testArrayLooping(PrintStream out) throws IOException {
　　int[] primes = new int[] { 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29 };
　　
　　// Print the primes out using a for/in loop
　　for (int n : primes) {
　　out.println(n);
　　}
　　}
　　
　　沒有任何需要非凡說明的地方，這些都是非常基本的東西。數組被類型化，所以您需要很清楚地知道數組中每個項目的變量類型是什么。這個示例創建了變量（在這個示例中名為 n），然后對這個變量進行操作。非常簡單，不是嗎？我告訴過您在這里沒有什么復雜的東西。
　　
　　實際上，數據中有什么類型并不是問題，您只需為聲明選擇好正確的類型就可以了。在清單 8 中，數組的元素是 Lists。所以您得到的實際上是一個集合數組。同樣，使用 for/in 就能使這些變得非常簡單。
　　
　　清單 8. 用 for/in 還可以在對象數組上循環
　　
　　public void testObjectArrayLooping(PrintStream out) throws IOException {
　　List[] list_array = new List[3];
　　
　　list_array[0] = getList();
　　list_array[1] = getList();
　　list_array[2] = getList();
　　
　　for (List l : list_array) {
　　out.println(l.getClass().getName());
　　}
　　}
　　
　　甚至還可以在 for/in 循環中再加上一層循環，如清單 9 所示：
　　
　　清單 9. 在 for/in 內部使用 for/in 不會有任何問題!
　　
　　public void testObjectArrayLooping(PrintStream out) throws IOException {
　　List[] list_array = new List[3];
　　
　　list_array[0] = getList();
　　list_array[1] = getList();
　　list_array[2] = getList();
　　
　　for (List l : list_array) {
　　for (Object o : l) {
　　out.println(o);
　　}
　　}
　　}
　　
　　處理集合
　　同樣，簡單性也是我們關注的內容。使用 for/in 對集合進行遍歷沒有任何需要非凡處理或者復雜的地方，它工作起來，與您剛才看到的處理列表和集合的方

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