[C# 设计模式] Iterator - 迭代器模式：我与一份奥利奥早餐的故事

Iterator - 迭代器模式

 

目录

• 前言
• 回顾
• UML 类图
• 代码分析
• 抽象的 UML 类图
• 思考

 

前言

　　这是一包奥利奥（数组），里面藏了很多块奥利奥饼干（数组中的元素），我将它们放在一个碟子上慢慢排好，从上往下一块块的拿起来（迭代），再一口气吃掉，这就是今天的早餐，也就是要说的 Iterator - 迭代器模式。

 

 

回顾

　　我们常用的 for 和 foreach，其实就是 MS 给我们封装后的迭代器模式。为什么数组和集合能够使用这两个关键字呢？因为他们都实现了一个接口 IEnumerable，实现了内部方法 GetEnumerator。我们对一个集合，或者是数组进行遍历的同时，也就是数组或集合元素的下标不断递增的一个过程。

图

　　左边的下标 0 表示数组的第一个元素；

　　左边的下标 1 表示数组的第二个元素；

　　... ...

　　左边的下标 i 表示数组的第i+1个元素；

　　最后一个元素就是数组的长度 - 1；

　　

 UML 类图

 图

图

 

代码分析

 　　IEnumerable 接口

    interface IEnumerable
    {
        IEnumerator GetEnumerator();
    }

　　这里只有一个方法 GetEnumerator()，该方法可以生成一个遍历集合的元素的迭代器。通过该迭代器，就可以进行集合元素的遍历了。

 

　　IEnumerator 接口

    interface IEnumerator
    {
        bool MoveNext();

        object GetCurrent();
    }

　　实现该接口的实例可以成为迭代器。这里有两个方法： MoveNext()，GetCurrent()。

　　MoveNext()：移动到下一个元素的下标，如果存在该下标（没有超出索引位置），则返回 true。主要用于终止循环条件。

　　GetCurrent()：获取当前集合元素的值，不过这里因为返回的类型为 object，可能需要进行强转，当然，你也可以选择使用泛型。

 

　　Dish.cs 类（碟子）

    class Dish : IEnumerable
    {
        private readonly List<Aoliao> _aoliaos;

        public Dish()
        {
            _aoliaos = new List<Aoliao>();
        }

        public IEnumerator GetEnumerator()
        {
            return new DishIterator(this);
        }

        public void AppendAoliao(Aoliao aoliao)
        {
            _aoliaos.Add(aoliao);
        }

        public int GetCount()
        {
            return _aoliaos.Count;
        }

        public Aoliao GetAoliao(int index)
        {
            if (index >= GetCount())
            {
                throw new IndexOutOfRangeException();
            }

            return _aoliaos[index];
        }
    }

　　这是一个碟子类，因为它实现了 IEnumerable 接口，我把它当作集合，用于放置拆开包装后的奥利奥饼干。

　　这里的构造函数，进行对 List<Aoliao> 进行集合的初始化。

　　AppendAoliao(Aoliao aoliao)：在原有的集合中追加新元素，在放置好的奥利奥饼干后再添加一块新的奥利奥饼干。

　　GetCount()：获取集合的个数，获取碟子上奥利奥饼干的总个数。

　　GetAoliao(int index)：根据下标获取集合中的元素。

 

 　　DishIterator.cs 类（碟子迭代器）

    class DishIterator : IEnumerator
    {
        private int _index;
        private readonly Dish _dish;

        public DishIterator(Dish cookie)
        {
            _index = -1;
            _dish = cookie;
        }

        public bool MoveNext()
        {
            _index++;
            return _index < _dish.GetCount();
        }

        public object GetCurrent()
        {
            try
            {
                return _dish.GetAoliao(_index);
            }
            catch (IndexOutOfRangeException)
            {
                throw new InvalidOperationException();
            }
        }
    }

　　该类实现了 IEnumerator 接口，作为迭代器的一个实例对象，用于遍历 Dish 对象内集合的一个迭代器对象，这里有两个字段：

　　_index：用于指定数组元素的下标，递增，注意，这里我选择让下标从 -1 开始。

　　_dish：保存对 Dish 类的一个引用。

　　MoveNext()：移动到下一个元素的下标，递增下标 _index，假如索引超出界限则返回 false，从这里可以得知奥利奥饼干有没有吃完。

　　GetCurrent()：获取当前元素，根据下标 _index。

 

　　Aoliao.cs 类（奥利奥饼干）

    class Aoliao
    {
        /// <summary>
        /// 味道
        /// </summary>
        public bool Taste { get; set; }
    }

　　这里的 Taste 属性，我只用于标识它是否好吃。

　　

　　Main.cs 类

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var dish = new Dish();
            dish.AppendAoliao(new Aoliao() { Taste = true });
            dish.AppendAoliao(new Aoliao() { Taste = true });
            dish.AppendAoliao(new Aoliao() { Taste = true });

            var iterator = dish.GetEnumerator();
            while (iterator.MoveNext())
            {
                var aoliao = (Aoliao)iterator.GetCurrent();
                Console.WriteLine("味道： " + aoliao.Taste);
            }

            Console.Read();
        }
    }

 

　　dish 作为一个数组，在一开始初始化的时候放置几块奥利奥饼干，通过 GetEnumerator() 可以得到迭代器，在 while 循环中，通过 MoveNext() 可以移动到集合的下一个元素下标，并取出奥利奥饼干，直到超出索引范围（即奥利奥饼干已经吃完）才会终止循环。这就是之前为什么我将 DishIterator 的下标（_index）初始化值为 -1，MoveNext() 方法会先移动光标的位置，再从迭代器的 GetCurrent() 方法取出当前元素的值（根据 MoveNext() 移动后的下标）。

 

抽象的 UML 类图

图

图

 

思考

　　【1】为什么要使用 Iterator 迭代器模式呢？对于集合，或者数组，我们直接使用 for 和 foreach 不就可以了吗？

图

　　观察上述代码，我们发现在 while 循环内只涉及方法 MoveNext() 和 GetCurrent()，不依赖集合本身的 Dish 类对象，在遍历时与集合没有强耦合的关系，遍历和实现进行了分离。

　　也就是说，无论集合 Dish 本身如何变化，只要能够正常返回 iterator 迭代器，我们就可以正常遍历。

　　设计模式的作用就是帮助我们编写可复用的类。所谓“可复用”，是指将类当成“组件”，当一个组件发生变化时，会尽可能的减少对其他组件的影响，其他组件只需更少的修改或者不需要修改就可以继续正常工作。

　　

　　【2】为什么我们有 ConcreteEnumerable 和 ConcreteIterator 两个具体类，还要额外创建一层接口呢？

　　我们总是幻想着使用实体类来解决遇到的所有问题。如果只使用具体类来解决问题，很容易增加类之间的强耦合度，这部分类也难以当成组件多次利用。为了降低类之间的耦合度，为了增加类的利用度，从而引入了抽象类和接口。

 

 　　【总结】优先使用抽象类和接口来进行编程，而不要总想着采用具体类来实现编程。

 

 

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【博主】反骨仔

【原文】http://www.cnblogs.com/liqingwen/p/6550794.html