Java 遍历集合：for-each、Iterator 与 forEach

同一件事，好几种工具

你已经把一些数据放进了 ArrayList、HashSet 或 HashMap，现在想访问其中的每个元素。Java 提供了几种做法，选哪一种取决于：你是否需要索引，是否需要在循环中途删除元素，以及你更喜欢方法式还是循环式的语法。

好消息是：每个 Collection（列表、集合、队列）都支持同样的增强 for 循环，学会它之后，你就能用同一种方式遍历所有集合。

import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> langs = List.of("Java", "Python", "Go");

        for (String lang : langs) {
            System.out.println(lang);
        }
    }
}

冒号可以读作“在……之中”：“对 langs 中的每个 lang”。你完全不碰索引，所以也就不会出错。

for-each 循环

对于单纯的“对每个元素做点事”，增强 for 是默认选择。它读起来清晰，在各种集合类型上的用法完全相同。下面用的是 HashSet，它根本没有索引：

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> tags = new HashSet<>();
        tags.add("urgent");
        tags.add("review");
        tags.add("urgent");   // duplicate ignored by a Set

        for (String tag : tags) {
            System.out.println(tag);
        }
    }
}

关于 HashSet 要记住一点：它没有确定的顺序，所以元素可能以任意顺序打印出来。不过无论如何，for-each 都会把每个元素恰好访问一次。

需要索引的时候

for-each 给你元素，但不给你它的位置。如果你确实需要索引，比如给行编号，或者查看相邻的元素，就用带 size() 和 get(i) 的计数循环。这适用于 List，因为它是按位置排列的；Set 和 Map 没有索引，所以这种写法不适用于它们。

import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> langs = List.of("Java", "Python", "Go");

        for (int i = 0; i < langs.size(); i++) {
            System.out.println((i + 1) + ". " + langs.get(i));
        }
    }
}

不要只是出于习惯就用这种写法。如果 i 除了 get(i) 之外没有别的用处，for-each 版本更短，也更不容易出错。

遍历 Map

Map 不是 Collection，所以不能直接用 for-each 遍历它，而是要遍历它的三个视图之一。最常用的是 entrySet()，它会把每个键值对一起交给你：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> ages = new HashMap<>();
        ages.put("Ada", 36);
        ages.put("Boris", 28);

        for (Map.Entry<String, Integer> entry : ages.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " is " + entry.getValue());
        }
    }
}

如果只需要键，就遍历 ages.keySet()；如果只需要值，就遍历 ages.values()。键和值都需要时，优先用 entrySet()：遍历键再在循环里调用 ages.get(key)，会在每一轮无谓地多查找一次。

Iterator

for-each 其实是 Iterator 的语法糖。Iterator 是一个对象，通过 hasNext() 和 next() 一次一个元素地遍历集合。你很少需要手写这种循环，但有一个重要的例外：它是在遍历时删除元素的安全方式。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> nums = new ArrayList<>(List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6));

        Iterator<Integer> it = nums.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            int n = it.next();
            if (n % 2 == 0) {
                it.remove();   // safe: removes the element just returned
            }
        }

        System.out.println(nums);
    }
}

it.remove() 会删除 next() 最后返回的那个元素，迭代器仍然有效。这是在手动循环中修改集合唯一被认可的方式。

陷阱：ConcurrentModificationException

如果在 for-each 循环中直接对集合本身调用 add 或 remove，就会得到 ConcurrentModificationException：迭代器发现集合在它脚下发生了变化，拒绝继续。这是初学者最常犯的错误之一，和任何运行时异常一样，除非你避免触发它，否则它会中止整个方法。

List<Integer> nums = new ArrayList<>(List.of(1, 2, 3, 4));
for (int n : nums) {
    if (n % 2 == 0) {
        nums.remove(Integer.valueOf(n));   // throws ConcurrentModificationException
    }
}

解决办法几乎总是 removeIf，它用一行代码表达意图，并替你处理遍历：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> nums = new ArrayList<>(List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6));
        nums.removeIf(n -> n % 2 == 0);   // drop the even numbers
        System.out.println(nums);
    }
}

removeIf 适用于任何 Collection，所以同样的调用也能清理 HashSet。

forEach 方法

每个集合还有一个 forEach 方法，它接收一个 lambda，并对每个元素运行它。这是比循环更偏函数式、表达式风格的替代写法，适合写简短的单行代码：

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> langs = List.of("Java", "Python", "Go");
        langs.forEach(lang -> System.out.println(lang));

        Map<String, Integer> ages = new HashMap<>();
        ages.put("Ada", 36);
        ages.put("Boris", 28);
        ages.forEach((name, age) -> System.out.println(name + ": " + age));
    }
}

注意，Map.forEach 直接接收一个双参数的 lambda (key, value)，不需要 entrySet()。做简单的操作时用 forEach；当循环体变长，或者需要用 break 提前退出时（lambda 做不到），就回到普通的 for 循环。

下一篇：方法

你已经把数据装进了集合，并用 Java 提供的各种方式遍历了它们。下一步是把行为封装起来：编写你自己的方法，给一段逻辑起个名字，传入输入，然后反复使用。这就是下一篇的内容。