迭代器模式、观察者模式
迭代器模式、观察者模式
迭代器模式
关注数据遍历,且分离数据与迭代器，实现解耦
一、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：
二、传统的设计方案(类图)
三、传统的方式的问题分析
1)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
2)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
3)解决方案：=; 迭代器模式
四、迭代器模式基本介绍
基本介绍
1)
迭代器模式（Iterator Pattern）是常用的设计模式，属于行为型模式
2)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。
3)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。
原理类图
**对原理类图的说明-即(迭代器模式的角色及职责)**
>
1)Iterator ： **迭代器接口，是系统提供，含义 hasNext(), next(), remove()**
2)ConcreteIterator : **具体的迭代器类，管理迭代**
3)Aggregate : **一个统一的聚合接口， 将客户端和具体聚合解耦**
4)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**
5)Client : **客户端， 通过 Iterator 和 Aggregate 依赖子类**
五、迭代器模式应用实例
1)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。
2)设计思路分析
Iterator：输出的方式，遍历方式
College：真正需要遍历的集合，数据
3)代码实现
主函数
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();
}
}
College学院接口
//College学院接口
public interface College {<!-- -->
//获取学院名
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计算机学院
//计算机学院
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);
}
}
ComputerCollegeIterator
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
//构造器
public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {<!-- -->
this.departments = departments;
}
//判断是否还有下一个元素
@Override
public boolean hasNext() {<!-- -->
// TODO Auto-generated method stub
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() {<!-- -->}
}
Department
//系
@Data
public class Department {<!-- -->
private String name;
private String desc;
public Department(String name, String desc) {<!-- -->
super();
this.name = name;
this.desc = desc;
}
}
InfoColleageIterator
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() {<!-- -->}
}
InfoCollege
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);
}
}
OutPutImpl
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());
}
}
}
六、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。
2)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。
3)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。
4)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
观察者模式
关注一对多的订阅形式，分离观察者(订阅者)和数据提供者，实现解耦
一、天气预报项目需求,具体要求如下：
1)气象站可以将每天测量到的温度，湿度，气压等等以公告的形式发布出去(比如发布到自己的网站或第三方)。
2)需要设计开放型 API，便于其他第三方也能接入气象站获取数据。
3)提供温度、气压和湿度的接口
4)测量数据更新时，要能实时的通知给第三方
二、 普通方案
传统的设计方案
**代码实现**
**WeatherData主动推送的方式**
CurrentConditions理解为应用网址
主函数：
public class Client {<!-- --> public static void main(String[] args) {<!-- --> //创建接入方 currentConditions CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions(); //创建 WeatherData 并将 接入方 currentConditions 传递到 WeatherData 中 WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions); //更新天气情况 weatherData.setData(30, 150, 40); //天气情况变化 System.out.println("============天气情况变化============="); weatherData.setData(40, 160, 20); }}
CurrentConditions：
/*** 显示当前天气情况（可以理解成是气象站自己的网站）* @author Administrator**/public class CurrentConditions {<!-- --> // 温度，气压，湿度 private float temperature; private float pressure; private float humidity; //更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式 public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {<!-- --> this.temperature = temperature; this.pressure = pressure; this.humidity = humidity; display(); } //显示 public void display() {<!-- --> System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***"); System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***"); System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***"); } }
WeatherData：
/*** 类是核心* 1. 包含最新的天气情况信息* 2. 含有 CurrentConditions 对象* 3. 当数据有更新时，就主动的调用 CurrentConditions 对象 update 方法(含 display), 这样他们（接入方）就看到最新的信息* @author Administrator**/public class WeatherData {<!-- --> private float temperatrue; private float pressure; private float humidity; //加入新的第三方 private CurrentConditions currentConditions; public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) {<!-- --> this.currentConditions = currentConditions; } public float getTemperature() {<!-- --> return temperatrue; } public float getPressure() {<!-- --> return pressure; } public float getHumidity() {<!-- --> return humidity; } public void dataChange() {<!-- --> //调用 接入方的 update currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity()); } //当数据有更新时，就调用 setData public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {<!-- --> this.temperatrue = temperature; this.pressure = pressure; this.humidity = humidity; //调用 dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions dataChange(); } }
问题分析
1)其他第三方接入气象站获取数据的问题
2)无法在运行时动态的添加第三方 (新浪网站)
3)违反 ocp 原则=;观察者模式
//在 WeatherData 中，当增加一个第三方，都需要创建一个对应的第三方的公告板对象，并加入到 dataChange, 不利于维护，也不是动态加入public void dataChange() {<!-- --> currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());}
三、 观察者模式原理
观察者模式类似订牛奶业务
1)奶站/气象局：Subject
2)用户/第三方网站：Observer （观察者）
Subject：登记注册、移除和通知 ----;相当于上面的WeatherData
1)registerObserver： 注 册
2)removeObserver： 移 除
3)notifyObservers() 通知所有的注册的用户，根据不同需求，可以是更新数据，让用户来取，也可能是实施推送， 看具体需求定
Observer：接收输入（观察者） 观察者模式： 对象之间多对一依赖的一种设计方案，被依赖的对象为 Subject，依赖的对象为 Observer，Subject通知 Observer 变化, 比如这里的奶站是 Subject，是 1 的一方。用户时 Observer，是多的一方。
四、观察者模式解决天气预报需求
1、 类图说明
2、代码实现
BaiduSite
public class BaiduSite implements Observer {<!-- --> // 温度，气压，湿度 private float temperature; private float pressure; private float humidity; // 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式 public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {<!-- --> this.temperature = temperature; this.pressure = pressure; this.humidity = humidity; display(); } // 显 示 public void display() {<!-- --> System.out.println("===百度网站===="); System.out.println("***百度网站 气温 : " + temperature + "***"); System.out.println("***百度网站 气压: " + pressure + "***"); System.out.println("***百度网站 湿度: " + humidity + "***"); }}
主函数
public class Client {<!-- --> public static void main(String[] args) {<!-- --> //创建一个 WeatherData WeatherData weatherData = new WeatherData(); //创建观察者 CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions(); BaiduSite baiduSite = new BaiduSite(); // 注 册 到 weatherData weatherData.registerObserver(currentConditions); weatherData.registerObserver(baiduSite); //测试 System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息"); weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f); weatherData.removeObserver(currentConditions); System.out.println("=========================="); //测试 System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息"); weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f); }}
CurrentConditions
public class CurrentConditions implements Observer {<!-- --> // 温度，气压，湿度 private float temperature; private float pressure; private float humidity; // 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式 public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {<!-- --> this.temperature = temperature; this.pressure = pressure; this.humidity = humidity; display(); } // 显 示 public void display() {<!-- --> System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***"); System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***"); System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***"); } }
Observer
//观察者接口，有观察者来实现 public interface Observer {<!-- --> public void update(float temperature, float pressure, float humidity);}
Subject
//接口, 让 WeatherData 来实现public interface Subject {<!-- --> public void registerObserver(Observer o); public void removeObserver(Observer o); public void notifyObservers();}
WeatherData
/*** 类是核心* 1. 包含最新的天气情况信息* 2. 含有 观察者集合，使用 ArrayList 管理* 3. 当数据有更新时，就主动的调用 ArrayList, 通知所有的（接入方）就看到最新的信息* @author Administrator**/@Datapublic class WeatherData implements Subject {<!-- --> private float temperatrue; private float pressure; private float humidity; //观察者集合 private ArrayList;Observer; observers; //加入新的第三方 public WeatherData() {<!-- --> observers = new ArrayList;Observer;(); } public void dataChange() {<!-- --> //调用 接入方的 update notifyObservers(); } //当数据有更新时，就调用 setData public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {<!-- --> this.temperatrue = temperature; this.pressure = pressure; this.humidity = humidity; //调用 dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions dataChange(); } //注册一个观察者 @Override public void registerObserver(Observer o) {<!-- --> observers.add(o); } //移除一个观察者 @Override public void removeObserver(Observer o) {<!-- --> if(observers.contains(o)) {<!-- --> observers.remove(o); } } //遍历所有的观察者，并通知 @Override public void notifyObservers() {<!-- --> //遍历集合 for(int i = 0; i ; observers.size(); i++) {<!-- --> //根据每个订阅的观察者对应的数据 observers.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity); } }}
3、观察者模式的好处
1)观察者模式设计后，会以集合的方式来管理用户(Observer)，包括注册，移除和通知。
2)这样，我们增加观察者(这里可以理解成一个新的公告板)，就不需要去修改核心类 WeatherData 不会修改代码， 遵守了 ocp 原则。
