JavaListIterator双向遍历与替换技巧

ListIterator 是 Java 中唯一支持边遍历边安全修改 List 的迭代器，凭借双向移动（next/previous）、原地插入（add）、删除（remove）和替换（set）能力，彻底规避了 ConcurrentModificationException——前提是避免混用外部集合操作；它以游标为核心机制，行为高度依赖调用时序（如 set 必须紧跟 next/previous 之后、add 后游标自动偏移），虽功能强大却易踩坑，适合需动态处理相邻元素或从中间向两侧扩展的特殊场景，日常遍历仍推荐更简洁的增强 for 或索引循环。

为什么 ListIterator 是唯一能边遍历边安全修改 List 的迭代器

因为 Iterator 只支持单向（从头到尾）且调用 remove() 后不能再调用 next() 或 previous()；而 ListIterator 允许双向移动、在任意位置插入/替换/删除，且所有修改都直接作用于原 List，不会抛 ConcurrentModificationException（只要不混用外部方法如 list.remove()）。

常见错误现象：java.util.ConcurrentModificationException —— 多数是用了 for-each 或普通 Iterator 遍历时调用了 list.set(i, x) 或 list.remove(i)。

• 必须通过 list.listIterator() 获取，不能用 new ArrayListIterator()（无此构造）
• ListIterator 是接口，实际返回的是 ArrayList 或 LinkedList 内部实现类，行为一致
• 初始游标位置在索引 0 前（即“第一个元素之前”），hasNext() 为 true，hasPrevious() 为 false

如何用 next() 和 previous() 实现真正双向遍历

关键在于理解游标（cursor）位置：每次 next() 返回当前游标后一个元素，并将游标前移一位；previous() 则返回游标前一个元素，并将游标后退一位。二者可交替调用，实现“进两步、退一步”这类灵活遍历。

使用场景：需要根据相邻元素关系做判断（比如找局部最大值）、或从中间开始向两边扩展处理。

• 刚创建时：游标在索引 0 前 → next() 返回索引 0 元素，游标移到索引 0 后
• 调用 previous() 后再 next()，会重复访问同一元素（游标回退又前进）
• 注意边界：next() 在末尾调用会抛 NoSuchElementException，务必先判 hasNext()

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"));
ListIterator<String> it = list.listIterator();
System.out.println(it.next()); // "a"，游标现在在 a 和 b 之间
System.out.println(it.previous()); // "a"，游标回到 a 前
System.out.println(it.next()); // "a" 再次

set() 替换当前元素的限制与正确时机

set() 只能替换「上一次由 next() 或 previous() 返回的元素」，且必须在该次返回之后、下一次移动之前调用。一旦调用 add() 或再次 next()/previous()，就失效了。

容易踩的坑：set() 抛 IllegalStateException —— 最常见原因是没调用过 next()/previous() 就直接 set()，或中间穿插了 add()。

• 替换逻辑必须紧接在 next() 或 previous() 之后
• set() 不改变游标位置，不影响后续遍历逻辑
• 不能用于首次创建后立即 set（此时还没返回任何元素）

ListIterator<Integer> it = list.listIterator();
it.next(); // 返回 1，游标在 1 后
it.set(99); // ✅ 替换第一个元素为 99
it.next(); // 返回 2
// it.set(88); ❌ IllegalStateException：上一次操作是 next()，但没再调用 next()/previous()

add() 插入与 remove() 删除的实际效果和索引偏移

add() 总是在当前游标位置插入新元素，插入后游标停在新元素之后（即新元素不参与后续 next()，但会被下一次 previous() 返回）；remove() 删除的是上一次 next() 或 previous() 返回的元素，且删除后游标自动“收缩”，保证下次 next() 返回原下一个元素（不会跳过）。

性能影响：对 ArrayList，add() 和 remove() 在中间位置触发数组复制，O(n)；LinkedList 是 O(1)，但实际中差异常被忽略。

• add(x) 后，nextIndex() 增加 1，previousIndex() 不变
• remove() 后，再调用 next() 不会重复返回已删元素，也不会跳过下一个
• 禁止连续两次 remove()（第二次会抛 IllegalStateException）