博客记录-day011-java泛型、迭代器Iterator和Iterable、foreach陷阱

一、沉默王二-集合框架

1、java泛型

首先，我们来按照泛型的标准重新设计一下 Arraylist 类。

class Arraylist<E> {
    private Object[] elementData;
    private int size = 0;

    public Arraylist(int initialCapacity) {
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }
    
    public boolean add(E e) {
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    
    E elementData(int index) {
        return (E) elementData[index];
    }
}

一个泛型类就是具有一个或多个类型变量的类。Arraylist 类引入的类型变量为 E（Element，元素的首字母），使用尖括号 <> 括起来，放在类名的后面。

然后，我们可以用具体的类型（比如字符串）替换类型变量来实例化泛型类。

Arraylist<String> list = new Arraylist<String>();
list.add("沉默王三");
String str = list.get(0);

Date 类型也可以的。

Arraylist<Date> list = new Arraylist<Date>();
list.add(new Date());
Date date = list.get(0);

其次，我们还可以在一个非泛型的类（或者泛型类）中定义泛型方法。

class Arraylist<E> {
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
    }
}

不过，说实话，泛型方法的定义看起来略显晦涩。来一副图吧（注意：方法返回类型和方法参数类型至少需要一个）。

现在，我们来调用一下泛型方法。

Arraylist<String> list = new Arraylist<>(4);
list.add("沉");
list.add("默");
list.add("王");
list.add("二");

String [] strs = new String [4];
strs = list.toArray(strs);

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

1）泛型限定符

在解释这个限定符之前，我们假设有三个类，它们之间的定义是这样的。

class Wanglaoer {
    public String toString() {
        return "王老二";
    }
}

class Wanger extends Wanglaoer{
    public String toString() {
        return "王二";
    }
}

class Wangxiaoer extends Wanger{
    public String toString() {
        return "王小二";
    }
}

我们使用限定符 extends 来重新设计一下 Arraylist 类。

class Arraylist<E extends Wanger> {
}

当我们向 Arraylist 中添加 Wanglaoer 元素的时候，编译器会提示错误：Arraylist 只允许添加 Wanger 及其子类 Wangxiaoer 对象，不允许添加其父类 Wanglaoer。

Arraylist<Wanger> list = new Arraylist<>(3);
list.add(new Wanger());
list.add(new Wanglaoer());
// The method add(Wanger) in the type Arraylist<Wanger> is not applicable for the arguments 
// (Wanglaoer)
list.add(new Wangxiaoer());

也就是说，限定符 extends 可以缩小泛型的类型范围。

2）类型擦除

Java 虚拟机会将泛型的类型变量擦除，并替换为限定类型（没有限定的话，就用 Object）。

public class Cmower {
    
    public static void method(Arraylist<String> list) {
        System.out.println("Arraylist<String> list");
    }

    public static void method(Arraylist<Date> list) {
        System.out.println("Arraylist<Date> list");
    }

}

在浅层的意识上，我们会想当然地认为 Arraylist<String> list 和 Arraylist<Date> list 是两种不同的类型，因为 String 和 Date 是不同的类。

但由于类型擦除的原因，以上代码是不会通过编译的——编译器会提示一个错误（这正是类型擦除引发的那些“问题”）。

也就是说，method(Arraylist<String> list) 和 method(Arraylist<Date> list) 是同一种参数类型的方法，不能同时存在。类型变量 String 和 Date 在擦除后会自动消失，method 方法的实际参数是 Arraylist list。

3）泛型通配符

通配符使用英文的问号（?）来表示。在我们创建一个泛型对象时，可以使用关键字 extends 限定子类，也可以使用关键字 super 限定父类。

// 定义一个泛型类 Arraylist<E>，E 表示元素类型
class Arraylist<E> {
}

利用 <? extends Wanger> 形式的通配符，可以实现泛型的向上转型，来看例子。

Arraylist<? extends Wanger> list2 = new Arraylist<>(4);
list2.add(null);
// list2.add(new Wanger());
// list2.add(new Wangxiaoer());

Wanger w2 = list2.get(0);
// Wangxiaoer w3 = list2.get(1);

list2 的类型是 Arraylist<? extends Wanger>，翻译一下就是，list2 是一个 Arraylist，其类型是 Wanger 及其子类。

注意，list2 并不允许通过 add(E e) 方法向其添加 Wanger 或者 Wangxiaoer 的对象，唯一例外的是 null。

虽然不能通过 add(E e) 方法往 list2 中添加元素，但可以给它赋值。

Arraylist<Wanger> list = new Arraylist<>(4);

Wanger wanger = new Wanger();
list.add(wanger);

Wangxiaoer wangxiaoer = new Wangxiaoer();
list.add(wangxiaoer);

Arraylist<? extends Wanger> list2 = list;

Wanger w2 = list2.get(1);
System.out.println(w2);

System.out.println(list2.indexOf(wanger));
System.out.println(list2.contains(new Wangxiaoer()));

Arraylist<? extends Wanger> list2 = list; 语句把 list 的值赋予了 list2，此时 list2 == list。由于 list2 不允许往其添加其他元素，所以此时它是安全的——我们可以从容地对 list2 进行 get()、indexOf() 和 contains()。

2、迭代器Iterator和Iterable

在 Java 中，我们对 List 进行遍历的时候，主要有这么三种方式。

第一种：for 循环。

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.print(list.get(i) + "，");
}

第二种：迭代器。

Iterator it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    System.out.print(it.next() + "，");
}

第三种：for-each。

for (String str : list) {
    System.out.print(str + "，");
}

第一种我们略过，第二种用的是 Iterator，第三种看起来是 for-each，其实背后也是 Iterator，看一下反编译后的代码（如下所示）就明白了。

Iterator var3 = list.iterator();

while(var3.hasNext()) {
    String str = (String)var3.next();
    System.out.print(str + "，");
}

for-each 只不过是个语法糖，让我们开发者在遍历 List 的时候可以写更少的代码，更简洁明了。

Iterator 是个接口，JDK 1.2 的时候就有了，用来改进 Enumeration 接口：

• 允许删除元素（增加了 remove 方法）
• 优化了方法名（Enumeration 中是 hasMoreElements 和 nextElement，不简洁）

来看一下 Iterator 的源码：

public interface Iterator<E> {
    // 判断集合中是否存在下一个对象
    boolean hasNext();
    // 返回集合中的下一个对象，并将访问指针移动一位
    E next();
    // 删除集合中调用next()方法返回的对象
    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }
}

Iterable 接口中新增了 forEach 方法。该方法接受一个 Consumer 对象作为参数，用于对集合中的每个元素执行指定的操作。它对 Iterable 的每个元素执行给定操作，具体指定的操作需要自己写Consumer接口通过accept方法回调出来。

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
list.forEach(integer -> System.out.println(integer));

写得更浅显易懂点，就是：

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
list.forEach(new Consumer<Integer>() {
    @Override
    public void accept(Integer integer) {
        System.out.println(integer);
    }
});

如果我们仔细观察ArrayList 或者 LinkedList 的“户口本”就会发现，并没有直接找到 Iterator 的影子。

List 的关系图谱中并没有直接使用 Iterator，而是使用 Iterable 做了过渡。

Map 就没办法直接使用 for-each，因为 Map 没有实现 Iterable 接口，只有通过 map.entrySet()、map.keySet()、map.values() 这种返回一个 Collection 的方式才能 使用 for-each。

如果我们仔细研究 LinkedList 的源码就会发现，LinkedList 并没有直接重写 Iterable 接口的 iterator 方法，而是由它的父类 AbstractSequentialList 来完成。

我们知道，集合（Collection）不仅有 List，还有 Set，那 Iterator 不仅支持 List，还支持 Set，但 ListIterator 就只支持 List。

那可能有些小伙伴会问：为什么不直接让 List 实现 Iterator 接口，而是要用内部类来实现呢？

这是因为有些 List 可能会有多种遍历方式，比如说 LinkedList，除了支持正序的遍历方式，还支持逆序的遍历方式。

3.foreach陷阱

1）报错原因

为什么阿里的 Java 开发手册里会强制不要在 foreach 里进行元素的删除操作？

是因为 for-each 本质上是个语法糖，底层是通过迭代器 Iterator 配合 while 循环实现的，来看一下反编译后的字节码。

List<String> list = new ArrayList();
list.add("沉默王二");
list.add("沉默王三");
list.add("一个文章真特么有趣的程序员");
Iterator var2 = list.iterator();

while(var2.hasNext()) {
    String str = (String)var2.next();
    if ("沉默王二".equals(str)) {
        list.remove(str);
    }
}

System.out.println(list);

为什么不能在foreach里执行删除操作？

因为 foreach 循环是基于迭代器实现的，而迭代器在遍历集合时会维护一个 expectedModCount 属性来记录集合被修改的次数。如果在 foreach 循环中执行删除操作会导致 expectedModCount 属性值与实际的 modCount 属性值不一致，从而导致迭代器的 hasNext() 和 next() 方法抛出 ConcurrentModificationException 异常。

这种机制可以保证迭代器在遍历 ArrayList 时，不会遗漏或重复元素，同时也可以在多线程环境下检测到并发修改问题。

那其实在阿里巴巴的 Java 开发手册里也提到了，不要在 for-each 循环里进行元素的 remove/add 操作。remove 元素请使用 Iterator 方式。

2）如何正确地删除

1、remove 后 break

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("沉默王二");
list.add("沉默王三");
list.add("一个文章真特么有趣的程序员");

for (String str : list) {
	if ("沉默王二".equals(str)) {
		list.remove(str);
		break;
	}
}

break 后循环就不再遍历了，意味着 Iterator 的 next 方法不再执行了，也就意味着 checkForComodification 方法不再执行了，所以异常也就不会抛出了。

但是呢，当 List 中有重复元素要删除的时候，break 就不合适了。

2、for 循环

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("沉默王二");
list.add("沉默王三");
list.add("一个文章真特么有趣的程序员");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
	String str = list.get(i);
	if ("沉默王二".equals(str)) {
		list.remove(str);
	}
}

for 循环虽然可以避开 fail-fast 保护机制，也就说 remove 元素后不再抛出异常；但是呢，这段程序在原则上是有问题的。为什么呢？

第一次循环的时候，i 为 0，list.size() 为 3，当执行完 remove 方法后，i 为 1，list.size() 却变成了 2，因为 list 的大小在 remove 后发生了变化，也就意味着“沉默王三”这个元素被跳过了。能明白吗？

remove 之前 list.get(1) 为“沉默王三”；但 remove 之后 list.get(1) 变成了“一个文章真特么有趣的程序员”，而 list.get(0) 变成了“沉默王三”。

3、使用 Iterator

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("沉默王二");
list.add("沉默王三");
list.add("一个文章真特么有趣的程序员");

Iterator<String> itr = list.iterator();

while (itr.hasNext()) {
	String str = itr.next();
	if ("沉默王二".equals(str)) {
		itr.remove();
	}
}

为什么使用 Iterator 的 remove 方法就可以避开 fail-fast 保护机制呢？看一下 remove 的源码就明白了。

public void remove() {
    if (lastRet < 0) // 如果没有上一个返回元素的索引，则抛出异常
        throw new IllegalStateException();
    checkForComodification(); // 检查 ArrayList 是否被修改过

    try {
        ArrayList.this.remove(lastRet); // 删除上一个返回元素
        cursor = lastRet; // 更新下一个元素的索引
        lastRet = -1; // 清空上一个返回元素的索引
        expectedModCount = modCount; // 更新 ArrayList 的修改次数
    } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
        throw new ConcurrentModificationException(); // 抛出异常
    }
}

删除完会执行 expectedModCount = modCount，保证了 expectedModCount 与 modCount 的同步。

二、小博哥-开发基础

1、Spring Dependency Injection依赖注入使用技巧

实例化注解：

• @Component：组件注解
• @Service：服务注解
• @Repository：仓储注解，提供对持久化类数据的操作的服务。
• @Controller/@RestController()：对外提供服务的注解。

在 Spring 框架中，依赖注入（DI）是通过一系列的步骤和组件来实现的。对于构造函数注入，特别是注入 Map 类型的依赖，Spring 需要处理以下几个关键步骤：

1. Bean Definition 解析：Spring 解析配置文件或注解，生成 BeanDefinition 对象。
2. Bean 实例化：Spring 根据 BeanDefinition 创建 Bean 实例。
3. 依赖注入：Spring 将所需的依赖注入到 Bean 中。

具体流程：

1. 解析 BeanDefinition： Spring 解析配置文件或注解，生成 AwardController 的 BeanDefinition 对象。
2. 选择构造函数： AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 会扫描 AwardController 的构造函数，发现它有一个 Map<String, IAwardService> 类型的参数。
3. 查找依赖： ConstructorResolver 会根据构造函数参数的类型，查找 Spring 容器中所有 IAwardService 类型的 Bean，并将它们放入一个 Map 中。这个 Map 的键是 Bean 的名称，值是对应的 IAwardService 实例。
4. 实例化 Bean： ConstructorResolver 使用找到的依赖，调用 AwardController 的构造函数，创建 AwardController 实例。
5. 注入依赖： DefaultListableBeanFactory 将创建好的 Map<String, IAwardService> 注入到 AwardController 的构造函数中。

1）空注入判断

• 场景：NullAwardService 没有配置 @Service 注册，或者在程序中手动实例化的这个 Bean 对象，根据不同诉求，在没有创建的时候。可以使用 @Autowired(required = false) 进行注入。这样就不会报错 nullAwardService 空指针异常。
• 用途：当我们在使用支付、openai外部接口对接测试阶段，可能有些时候是需要关闭服务的，也就是不实例化对象。那么这个时候就配置 @Autowired(required = false) 避免注入空指针。

2）优先实例化

@Slf4j
@Service("openai_model")
// Primary 首选 Bean 对象标记
@Primary
@Order(1)

• 场景：一个 IAwardService 有多个实现类的时候，如果还想用 @Resource 注入 awardService 的时候是会报错说 NoUniqueBeanDefinitionException 异常了。这个时候使用 @Primary 就会标记为首选对象，注入的时候会注入这个对象。另外这里的 @Order(1) 是对象的加载顺序。
• 用途：当我们为一组接口提供实现类，并需要提供默认的注入的时候，就可以使用 @Primary 注解来限定首选注入项。

3）检测创建，避免重复

• 场景：@Bean 可以用于在方法，创建出对象。这有点类似于使用 Spring 的 FactoryBean 接口创建对象一样，这里可以直接使用方法创建。之后 @ConditionalOnMissingBean 注解的目的是为了避免重复创建，判断应用上下文中存在这个对象，则不会重复创建。
• 用途：通常我们在做一些组件的时候，会加入这样一个注解，避免在业务工程中引入同类的组件的时候，会导致创建出相同对象而报错。

4）配置是否创建对象

@Bean
@ConditionalOnProperty(value = "sdk.config.enabled", havingValue = "true", matchIfMissing = false)

• 场景：模拟创建 createTopic，入参的对象为注入的操作，@Qualifier 注解可以指定要注入哪个名字的对象。之后 @ConditionalOnProperty 注解可以通过配置的 enabled 值，来确定是否实例化对象。
• 用途：这个场景是非常实用的，比如你做了一个组件，或者业务中要增加一些配置。启动或关闭某些服务，就可以使用了。而不需要把 pom 中引入的组件注释掉。

5）自定义Condition，判断是否实例化对象

• 场景：是一个案例中使用到了 @ConditionalOnProperty 注解，我们也可以自定义一个 Conditional 的实现类，之后把这个实现类配置到需要实例化的对象上面，通过 matches 匹配条件方法的实现，决定是否实例化。
• 用途：这个场景的用途和 @ConditionalOnProperty 是一样的，只不过我们可以更好的自定义控制。

6）根据环境配置实例化对象

@Slf4j
@Service
// 用于根据配置环境实例化 Bean 对象
@Profile({"prod", "test"})
@Lazy

• 场景：@Profile({"prod", "test"}) 注解可以配置你是在什么时候实例化这个对象，我们可以指定 application.yml 中配置的 active: dev/prod/test 来确定是在开发、测试还是上线才实例化这个对象。
• 用途：一些只有到线上才能实例化对象的时候，就可以配置 @Profile({"prod", "test"}) 注解，注意这个需要配合 @Autowired(required = false) 进行注入，否则会出现注入为空指针的异常。

7）引入 Spring 配置

• 场景：在 SpringBoot 工程中，可以通过 @ImportResource、@PropertySource 引入对应的配置文件，完成对象的初始化。
• 用途：在实际的开发中，虽然使用 SpringBoot 工程，但为了兼容一些老的项目或者一些还没有升级到 SpringBoot Starter 的组件，则需要单独引入 Spring 配置文件来创建对象。

8）原型对象

• 场景：@Scope("prototype") 可以设定对象类型为原型对象，每次获得的对象都是一个新的实例化对象。
• 用途：对于动态，不同责任链创建，可以使用这个配置，确保每个对象都是自己的。