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JAVA设计模式之迭代器模式

孔子说JAVA
2019-11-30 / 0 评论 / 0 点赞 / 97 阅读 / 2,913 字 / 正在检测是否收录...

1、迭代器模式(Iterator)的定义

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。该模式提供了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。(可以解决用不同的方式来遍历整个聚合对象)。

  • 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。

在程序设计中,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:

  1. 暴露了聚合类的内部表示,使其数据不安全;
  2. 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。

2、模式(Iterator)优缺点

迭代器模式是一种行为型设计模式,其主要优缺点如下:

优点:

  1. 访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。
  2. 遍历任务交由迭代器完成,这简化了聚合类。
  3. 它支持以不同方式遍历一个聚合对象,甚至可以自定义迭代器的子类以支持新的遍历。
  4. 增加新的聚合类和迭代器类都很方便,无须修改原有代码。
  5. 封装性良好,为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口。

缺点:

  1. 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。

3、模式(Iterator)适用环境

  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。

4、模式(Iterator)的结构

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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。

5、模式(Iterator)的应用实例

创建接口(抽象聚合/抽象迭代器):

// 抽象聚合
public interface Aggregate {
    public void add(Object obj); 
    public void remove(Object obj); 
    public Iterator getIterator(); 
}

// 抽象迭代器
public interface Iterator {
    Object first();
    Object next();
    boolean hasNext();
}

具体聚合类

// 具体聚合
public class ConcreteAggregate implements Aggregate {
	private List<Object> list=new ArrayList<Object>(); 

	@Override
	public void add(Object obj) {
		 list.add(obj); 
	}

	@Override
	public void remove(Object obj) {
		list.remove(obj); 
	}

	@Override
	public Iterator getIterator() {
		return(new ConcreteIterator(list)); 
	}

}

具体迭代器

// 具体迭代器
public class ConcreteIterator implements Iterator {
	private List<Object> list = null;
	private int index = -1;

	public ConcreteIterator(List<Object> list) {
		this.list = list;
	}
	
	@Override
	public boolean hasNext() {
		if (index < list.size() - 1) {
			return true;
		} else {
			return false;
		}
	}

	@Override
	public Object first() {
		index = 0;
		Object obj = list.get(index);
		return obj;
	}

	@Override
	public Object next() {
		Object obj = null;
		if (this.hasNext()) {
			obj = list.get(++index);
		}
		return obj;
	}
}

测试类

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());
	}
}

/**
聚合的内容有:中山大学	华南理工	韶关学院	
First:中山大学
*/

6、模式(Iterator)的思考

为什么不用for循环直接遍历,而是通过一个迭代器进行?

  • 这涉及到软件设计中最重要的一个原则了,那就是高内聚,低耦合。
  • 当我们使用for循环来完成遍历操作的时候代码中有着大量的耦合,当我们需要修改代码的时候,不能做到少改甚至不改遍历的代码,而迭代器可以做到,这为代码的可移植性、可扩展性等特性奠定了基础。
  • 我们可以看到设计模式大多数是把简单的问题给搞复杂了,但是这种复杂恰恰是为了以后设计和扩展的简单。正如没有规划的盖一座房子,很快就盖成了一座房子,可是因为没有考虑到房子的方位、地基、以后的扩展、居住的舒适,盖出来的房子最后不能进行扩展并且不符合力学的美感和力感,最终只能重新拆掉重建,所以学习设计模式的时候最好看一些建筑方面的设计,明白全局观的重要性。
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