【设计模式】迭代器模式
迭代器模式（Iterator Pattern）是 Java 和 .Net 编程环境中非常常用的设计模式。这种模式用于顺序访问集合对象的元素，不需要知道集合对象的底层表示。
迭代器模式属于行为型模式。
基本介绍
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意图：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又无须暴露该对象的内部表示。
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主要解决：不同的方式来遍历整个整合对象。
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何时使用：遍历一个聚合对象。
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如何解决：把在元素之间游走的责任交给迭代器，而不是聚合对象。
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关键代码：定义接口：hasNext, next。
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应用实例：JAVA 中的 iterator。
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优点：
- 1、它支持以不同的方式遍历一个聚合对象。
- 2、迭代器简化了聚合类。
- 3、在同一个聚合上可以有多个遍历。
- 4、在迭代器模式中，增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码。
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缺点：由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离，增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类，类的个数成对增加，这在一定程度上增加了系统的复杂性。
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使用场景：
- 1、访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。
- 2、需要为聚合对象提供多种遍历方式。
- 3、为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口。
注意事项：迭代器模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明地访问集合内部的数据。
概括
基本介绍
- 迭代器模式（Iterator Pattern）是常用的设计模式，属于行为型模式
- 如果我们的集合元素是用不同的方式实现的，有数组，还有 java 的集合类，或者还有其他方式，当客户端要遍历这些集合元素的时候就要使用多种遍历方式，而且还会暴露元素的内部结构，可以考虑使用迭代器模式解决。
- 迭代器模式，提供一种遍历集合元素的统一接口，用一致的方法遍历集合元素，不需要知道集合对象的底层表示，即：不暴露其内部的结构。
迭代器模式的原理类图
对原理类图的说明-即(迭代器模式的角色及职责)
- Iterator：迭代器接口，是系统提供，含义 hasNext, next, remove
- ConcreteIterator：具体的迭代器类，管理迭代
- Aggregate：一个统一的聚合接口，将客户端和具体聚合解耦
- ConcreteAggreage：具体的聚合持有对象集合，并提供一个方法，返回一个迭代器，该迭代器可以正确遍历集合
- Client：客户端，通过 Iterator 和 Aggregate 依赖子类
我的理解
这种迭代器就相当于班上的班长，班长在做操的时候一个一个点人数，看人是否到齐。
我爱上了 Mary，不顾一切的向她求婚。 Mary：“想要我跟你结婚，得答应我的条件” 我：“什么条件我都答应，你说吧” Mary：“我看上了那个一克拉的钻石” 我：“我买，我买，还有吗？” Mary：“我看上了湖边的那栋别墅” 我：“我买，我买，还有吗？” Mary：“我看上那辆法拉利跑车” 我脑袋嗡的一声，坐在椅子上，一咬牙：“我买，我买，还有吗？”
迭代子模式：迭代子模式可以顺序访问一个聚集中的元素而不必暴露聚集的内部表象。多个对象聚在一起形成的总体称之为聚集，聚集对象是能够包容一组对象的容器对象。迭代子模式将迭代逻辑封装到一个独立的子对象中，从而与聚集本身隔开。迭代子模式简化了聚集的界面。每一个聚集对象都可以有一个或一个以上的迭代子对象，每一个迭代子的迭代状态可以是彼此独立的。迭代算法可以独立于聚集角色变化。
应用实例
看一个具体的需求
编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院， 一个学院有多个系。如图：
使用传统方式
传统的设计方案(类图)
传统的方式的问题分析
- 将学院看做是学校的子类，系是学院的子类，这样实际上是站在组织大小来进行分层次的
- 实际上我们的要求是 ：在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系， 因此这种方案，不能很好实现的遍历的操作
- 解决方案：=> 迭代器模式
迭代器模式应用实例
-
应用实例要求
编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院， 一个学院有多个系。 -
设计思路分析
代码实现：
Department
package com.nemo.iterator;
//系
public class Department {
private String name;
private String desc;
public Department(String name, String desc) {
super();
this.name = name;
this.desc = desc;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getDesc() {
return desc;
}
public void setDesc(String desc) {
this.desc = desc;
}
}
College
package com.nemo.iterator;
import java.util.Iterator;
public interface College {
public String getName();
//增加系的方法
public void addDepartment(String name, String desc);
//返回一个迭代器,遍历
public Iterator createIterator();
}
ComputerCollege
package com.nemo.iterator;
import java.util.Iterator;
public class ComputerCollege implements College {
Department[] departments;
int numOfDepartment = 0 ;// 保存当前数组的对象个数
public ComputerCollege() {
departments = new Department[5];
addDepartment("Java 专业", " Java 专业 ");
addDepartment("PHP 专业", " PHP 专业 ");
addDepartment("大数据专业", " 大数据专业 ");
}
@Override
public String getName() {
return "计算机学院";
}
@Override
public void addDepartment(String name, String desc) {
Department department = new Department(name, desc);
departments[numOfDepartment] = department;
numOfDepartment += 1;
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new ComputerCollegeIterator(departments);
}
}
InfoCollege
package com.nemo.iterator;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class InfoCollege implements College {
List<Department> departmentList;
public InfoCollege() {
departmentList = new ArrayList<Department>();
addDepartment("信息安全专业", " 信息安全专业 ");
addDepartment("网络安全专业", " 网络安全专业 ");
addDepartment("服务器安全专业", " 服务器安全专业 ");
}
@Override
public String getName() {
return "信息工程学院";
}
@Override
public void addDepartment(String name, String desc) {
Department department = new Department(name, desc);
departmentList.add(department);
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new InfoColleageIterator(departmentList);
}
}
ComputerCollegeIterator
package com.nemo.iterator;
import java.util.Iterator;
public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {
//这里我们需要 Department 是以怎样的方式存放=>数组
Department[] departments;
int position = 0; //遍历的位置
public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
this.departments = departments;
}
//判断是否还有下一个元素 @Override
public boolean hasNext() {
if(position >= departments.length || departments[position] == null) {
return false;
}else {
return true;
}
}
@Override
public Object next() {
Department department = departments[position];
position += 1;
return department;
}
//删除的方法，默认空实现
public void remove() {}
}
InfoColleageIterator
package com.nemo.iterator;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class InfoColleageIterator implements Iterator {
List<Department> departmentList; // 信息工程学院是以 List 方式存放系
int index = -1;//索引
public InfoColleageIterator(List<Department> departmentList) {
this.departmentList = departmentList;
}
//判断 list 中还有没有下一个元素
@Override
public boolean hasNext() {
if(index >= departmentList.size() - 1) {
return false;
} else {
index += 1; return true;
}
}
@Override
public Object next() {
return departmentList.get(index);
}
// 空 实 现 remove
public void remove() {}
}
OutPutImpl
package com.nemo.iterator;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class OutPutImpl {
//学院集合
List<College> collegeList;
public OutPutImpl(List<College> collegeList) {
this.collegeList = collegeList;
}
//遍历所有学院,然后调用 printDepartment 输出各个学院的系
public void printCollege() {
//从 collegeList 取出所有学院, Java 中的 List 已经实现 Iterator
Iterator<College> iterator = collegeList.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
//取出一个学院
College college = iterator.next();
System.out.println("=== "+college.getName() +"=====" );
printDepartment(college.createIterator()); //得到对应迭代器
}
}
//输出 学院输出 系
public void printDepartment(Iterator iterator) {
while(iterator.hasNext()) {
Department d = (Department)iterator.next();
System.out.println(d.getName());
}
}
}
Client
package com.nemo.iterator;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建学院
List<College> collegeList = new ArrayList<College>();
ComputerCollege computerCollege = new ComputerCollege();
InfoCollege infoCollege = new InfoCollege();
collegeList.add(computerCollege);
//collegeList.add(infoCollege);
OutPutImpl outPutImpl = new OutPutImpl(collegeList);
outPutImpl.printCollege();
}
}
迭代器模式在 JDK-ArrayList 集合应用的源码分析
- JDK 的 ArrayList 集合中就使用了迭代器模式
- 代码分析+类图+说明
- 对类图的角色分析和说明
- 内部类 Itr 充当具体实现迭代器 Iterator 的类， 作为 ArrayList 内部类
- List 就是充当了聚合接口，含有一个 iterator() 方法，返回一个迭代器对象
- ArrayList 是实现聚合接口 List 的子类，实现了 iterator()
- Iterator 接口系统提供
- 迭代器模式解决了 不同集合(ArrayList ,LinkedList) 统一遍历问题
迭代器模式的注意事项和细节
优点
- 提供一个统一的方法遍历对象，客户不用再考虑聚合的类型，使用一种方法就可以遍历对象了。
- 隐藏了聚合的内部结构，客户端要遍历聚合的时候只能取到迭代器，而不会知道聚合的具体组成。
- 提供了一种设计思想，就是一个类应该只有一个引起变化的原因（叫做单一责任原则）。在聚合类中，我们把迭代器分开，就是要把管理对象集合和遍历对象集合的责任分开，这样一来集合改变的话，只影响到聚合对象。而如果遍历方式改变的话，只影响到了迭代器。
- 当要展示一组相似对象，或者遍历一组相同对象时使用, 适合使用迭代器模式
缺点
每个聚合对象都要一个迭代器，会生成多个迭代器不好管理类
请你务必，一而再，再而三，三而不竭，千次万次，毫不犹豫地救自己于这世间水火。
笔者将不定期更新【考研或就业】的专业相关知识以及自身理解，希望大家能【关注】我。
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