迭代器模式--设计模式
在现实生活以及程序设计中，经常要访问一个聚合对象中的各个元素，如“数据结构”中的链表遍历，通常的做法是将链表的创建和遍历都放在同一个类中，但这种方式不利于程序的扩展，如果要更换遍历方法就必须修改程序源代码，这违背了 “开闭原则”。
既然将遍历方法封装在聚合类中不可取，那么聚合类中不提供遍历方法，将遍历方法由用户自己实现是否可行呢？答案是同样不可取，因为这种方式会存在两个缺点：
- 暴露了聚合类的内部表示，使其数据不安全；
- 增加了客户的负担。
“迭代器模式”能较好地克服以上缺点，它在客户访问类与聚合类之间插入一个迭代器，这分离了聚合对象与其遍历行为，对客户也隐藏了其内部细节，且满足“单一职责原则”和“开闭原则”，如 Java 中的 Collection、List、Set、Map 等都包含了迭代器。
定义与特点
定义
迭代器（Iterator）模式的定义：提供一个对象来顺序访问聚合对象中的一系列数据，而不暴露聚合对象的内部表示。迭代器模式是一种对象行为型模式，
特点
迭代器（Iterator）模式优点
- 访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。
- 遍历任务交由迭代器完成，这简化了聚合类。
- 它支持以不同方式遍历一个聚合，甚至可以自定义迭代器的子类以支持新的遍历。
- 增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码。
- 封装性良好，为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口。
迭代器（Iterator）模式缺点
增加了类的个数，这在一定程度上增加了系统的复杂性。
结构与实现
迭代器模式是通过将聚合对象的遍历行为分离出来，抽象成迭代器类来实现的，其目的是在不暴露聚合对象的内部结构的情况下，让外部代码透明地访问聚合的内部数据。现在我们来分析其基本结构与实现方法。
结构
迭代器模式主要包含以下角色。
- 抽象聚合（Aggregate）角色：定义存储、添加、删除聚合对象以及创建迭代器对象的接口。
- 具体聚合（ConcreteAggregate）角色：实现抽象聚合类，返回一个具体迭代器的实例。
- 抽象迭代器（Iterator）角色：定义访问和遍历聚合元素的接口，通常包含 hasNext()、first()、next() 等方法。
- 具体迭代器（Concretelterator）角色：实现抽象迭代器接口中所定义的方法，完成对聚合对象的遍历，记录遍历的当前位置。
其结构图如图所示。
实现
package iterator; import java.util.*; public class IteratorPattern { public static void main(String[] args) { Aggregate ag=new ConcreteAggregate(); ag.add("中山大学"); ag.add("华南理工"); ag.add("韶关学院"); System.out.print("聚合的内容有："); Iterator it=ag.getIterator(); while(it.hasNext()) { Object ob=it.next(); System.out.print(ob.toString()+"\t"); } Object ob=it.first(); System.out.println("\nFirst："+ob.toString()); } } //抽象聚合 interface Aggregate { public void add(Object obj); public void remove(Object obj); public Iterator getIterator(); } //具体聚合 class ConcreteAggregate implements Aggregate { private List<Object> list=new ArrayList<Object>(); public void add(Object obj) { list.add(obj); } public void remove(Object obj) { list.remove(obj); } public Iterator getIterator() { return(new ConcreteIterator(list)); } } //抽象迭代器 interface Iterator { Object first(); Object next(); boolean hasNext(); } //具体迭代器 class ConcreteIterator implements Iterator { private List<Object> list=null; private int index=-1; public ConcreteIterator(List<Object> list) { this.list=list; } public boolean hasNext() { if(index<list.size()-1) { return true; } else { return false; } } public Object first() { index=0; Object obj=list.get(index);; return obj; } public Object next() { Object obj=null; if(this.hasNext()) { obj=list.get(++index); } return obj; } }
应用实例
用迭代器模式编写一个浏览婺源旅游风景图的程序。
分析：婺源的名胜古迹较多，要设计一个查看相关景点图片和简介的程序，用“迭代器模式”设计比较合适。
首先，设计一个婺源景点（WyViewSpot）类来保存每张图片的名称与简介；再设计一个景点集（ViewSpotSet）接口，它是抽象聚合类，提供了增加和删除婺源景点的方法，以及获取迭代器的方法。
然后，定义一个婺源景点集（WyViewSpotSet）类，它是具体聚合类，用 ArrayList 来保存所有景点信息，并实现父类中的抽象方法；再定义婺源景点的抽象迭代器（ViewSpotltemtor）接口，其中包含了查看景点信息的相关方法。
最后，定义婺源景点的具体迭代器（WyViewSpotlterator）类，它实现了父类的抽象方法；客户端程序设计成窗口程序，它初始化婺源景点集（ViewSpotSet）中的数据，并实现 ActionListener 接口，它通过婺源景点迭代器（ViewSpotlterator）来査看婺源景点（WyViewSpot）的信息。
图所示是其结构图。
代码
package iterator; import java.awt.*; import java.awt.event.*; import java.util.ArrayList; import javax.swing.*; public class PictureIterator{ public static void main(String[] args) { new PictureFrame(); } } //相框类 class PictureFrame extends JFrame implements ActionListener { private static final long serialVersionUID=1L; ViewSpotSet ag; //婺源景点集接口 ViewSpotIterator it; //婺源景点迭代器接口 WyViewSpot ob; //婺源景点类 PictureFrame() { super("中国最美乡村“婺源”的部分风景图"); this.setResizable(false); ag=new WyViewSpotSet(); ag.add(new WyViewSpot("江湾","江湾景区是婺源的一个国家5A级旅游景区，景区内有萧江宗祠、永思街、滕家老屋、婺源人家、乡贤园、百工坊等一大批古建筑，精美绝伦，做工精细。")); ag.add(new WyViewSpot("李坑","李坑村是一个以李姓聚居为主的古村落，是国家4A级旅游景区，其建筑风格独特，是著名的徽派建筑，给人一种安静、祥和的感觉。")); ag.add(new WyViewSpot("思溪延村","思溪延村位于婺源县思口镇境内，始建于南宋庆元五年（1199年），当时建村者俞氏以（鱼）思清溪水而名。")); ag.add(new WyViewSpot("晓起村","晓起有“中国茶文化第一村”与“国家级生态示范村”之美誉，村屋多为清代建筑，风格各具特色，村中小巷均铺青石，曲曲折折，回环如棋局。")); ag.add(new WyViewSpot("菊径村","菊径村形状为山环水绕型，小河成大半圆型，绕村庄将近一周，四周为高山环绕，符合中国的八卦“后山前水”设计，当地人称“脸盆村”。")); ag.add(new WyViewSpot("篁岭","篁岭是著名的“晒秋”文化起源地，也是一座距今近六百历史的徽州古村；篁岭属典型山居村落，民居围绕水口呈扇形梯状错落排布。")); ag.add(new WyViewSpot("彩虹桥","彩虹桥是婺源颇有特色的带顶的桥——廊桥，其不仅造型优美，而且它可在雨天里供行人歇脚，其名取自唐诗“两水夹明镜，双桥落彩虹”。")); ag.add(new WyViewSpot("卧龙谷","卧龙谷是国家4A级旅游区，这里飞泉瀑流泄银吐玉、彩池幽潭碧绿清新、山峰岩石挺拔奇巧，活脱脱一幅天然泼墨山水画。")); it = ag.getIterator(); //获取婺源景点迭代器 ob = it.first(); this.showPicture(ob.getName(),ob.getIntroduce()); } //显示图片 void showPicture(String Name,String Introduce) { Container cp=this.getContentPane(); JPanel picturePanel=new JPanel(); JPanel controlPanel=new JPanel(); String FileName="src/iterator/Picture/"+Name+".jpg"; JLabel lb=new JLabel(Name,new ImageIcon(FileName),JLabel.CENTER); JTextArea ta=new JTextArea(Introduce); lb.setHorizontalTextPosition(JLabel.CENTER); lb.setVerticalTextPosition(JLabel.TOP); lb.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD,20)); ta.setLineWrap(true); ta.setEditable(false); //ta.setBackground(Color.orange); picturePanel.setLayout(new BorderLayout(5,5)); picturePanel.add("Center",lb); picturePanel.add("South",ta); JButton first, last, next, previous; first=new JButton("第一张"); next=new JButton("下一张"); previous=new JButton("上一张"); last=new JButton("最末张"); first.addActionListener(this); next.addActionListener(this); previous.addActionListener(this); last.addActionListener(this); controlPanel.add(first); controlPanel.add(next); controlPanel.add(previous); controlPanel.add(last); cp.add("Center",picturePanel); cp.add("South",controlPanel); this.setSize(630, 550); this.setVisible(true); this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); } @Override public void actionPerformed(ActionEvent arg0) { String command=arg0.getActionCommand(); if(command.equals("第一张")) { ob=it.first(); this.showPicture(ob.getName(),ob.getIntroduce()); } else if(command.equals("下一张")) { ob=it.next(); this.showPicture(ob.getName(),ob.getIntroduce()); } else if(command.equals("上一张")) { ob=it.previous(); this.showPicture(ob.getName(),ob.getIntroduce()); } else if(command.equals("最末张")) { ob=it.last(); this.showPicture(ob.getName(),ob.getIntroduce()); } } } //婺源景点类 class WyViewSpot { private String Name; private String Introduce; WyViewSpot(String Name,String Introduce) { this.Name=Name; this.Introduce=Introduce; } public String getName() { return Name; } public String getIntroduce() { return Introduce; } } //抽象聚合：婺源景点集接口 interface ViewSpotSet { void add(WyViewSpot obj); void remove(WyViewSpot obj); ViewSpotIterator getIterator(); } //具体聚合：婺源景点集 class WyViewSpotSet implements ViewSpotSet { private ArrayList<WyViewSpot> list=new ArrayList<WyViewSpot>(); public void add(WyViewSpot obj) { list.add(obj); } public void remove(WyViewSpot obj) { list.remove(obj); } public ViewSpotIterator getIterator() { return(new WyViewSpotIterator(list)); } } //抽象迭代器：婺源景点迭代器接口 interface ViewSpotIterator { boolean hasNext(); WyViewSpot first(); WyViewSpot next(); WyViewSpot previous(); WyViewSpot last(); } //具体迭代器：婺源景点迭代器 class WyViewSpotIterator implements ViewSpotIterator { private ArrayList<WyViewSpot> list=null; private int index=-1; WyViewSpot obj=null; public WyViewSpotIterator(ArrayList<WyViewSpot> list) { this.list=list; } public boolean hasNext() { if(index<list.size()-1) { return true; } else { return false; } } public WyViewSpot first() { index=0; obj=list.get(index); return obj; } public WyViewSpot next() { if(this.hasNext()) { obj=list.get(++index); } return obj; } public WyViewSpot previous() { if(index>0) { obj=list.get(--index); } return obj; } public WyViewSpot last() { index=list.size()-1; obj=list.get(index); return obj; } }
程序运行结果如图所示。
应用场景
前面介绍了关于迭代器模式的结构与特点，下面介绍其应用场景，迭代器模式通常在以下几种情况使用。
- 当需要为聚合对象提供多种遍历方式时。
- 当需要为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口时。
- 当访问一个聚合对象的内容而无须暴露其内部细节的表示时。
由于聚合与迭代器的关系非常密切，所以大多数语言在实现聚合类时都提供了迭代器类，因此大数情况下使用语言中已有的聚合类的迭代器就已经够了。
以上就是迭代器模式的讲解,希望通过此篇博客,加深大家对此模式的理解,运用到合适的开发场景中!!!
