设计模式（16）-迭代器模式

简介

为什么要使用迭代器模式

在软件设计中，我们常用聚合对象来存储和遍历数据。存储和遍历是两个职责，如果都放在聚合对象中，就违反了“单一职责原则”。迭代器模式就是为了解决这个问题而产生的。迭代器模式将遍历的职责从聚合对象中剥离出来，放在一个称为迭代器的类中，使其更符合“单一职责原则”。

什么是迭代器模式

迭代器模式(Iterator Pattern)：提供一种方法来访问聚合对象中的各个元素，而不用暴露这个对象的内部表示。

别名

游标(Cursor)

类型

对象行为型模式

遵守的原则

单一职责原则、开闭原则

使用频率

★★★★★

角色

角色

• Iterator：抽象迭代器
  
  • 抽象类
  • 具体迭代器的父类。
  • 定义访问和遍历元素的接口。
• ConcreteIterator：具体迭代器
  
  • 具体类
  • 继承抽象迭代器。
  • 实现了访问和遍历元素的方法。
  • 对该聚合对象遍历时跟踪当前位置。
• Aggregate：抽象聚合类
  
  • 抽象类
  • 存储和管理元素对象。
  • 定义创建相应迭代器对象的接口，充当抽象迭代器工厂角色。
• ConcreteAggregate ：具体聚合类
  
  • 具体类
  • 继承抽象聚合类。
  • 实现Aggregate的方法，创建ConcreteIterator对象。

UML类图

实现

• 创建抽象聚合类Aggregate.java
• 创建具体聚合类ConcreteAggregate.java
• 创建抽象迭代器Iterator.java
• 创建具体迭代器ConcreteIterator.java
• 创建客户类Client.java

抽象聚合类
Aggregate.java

interface Aggregate {    Iterator createIterator();}

具体聚合类
ConcreteAggregate.java

class ConcreteAggregate implements Aggregate {    //在这里，根据实际情况定义要存储的数据    public ConcreteIterator createIterator() {        return new ConcreteIterator(this);    }}

抽象迭代器
Iterator.java

interface Iterator {    public void first();    public void next();    public boolean hasNext();    public Object currentItem();}

具体迭代器
ConcreteIterator.java

class ConcreteIterator implements Iterator {    private ConcreteAggregate aggregate; // 维持一个对具体聚合对象的引用，以便于访问存储在聚合对象中的数据    private int cursor; // 定义一个游标，用于记录当前访问位置    public ConcreteIterator(ConcreteAggregate aggregate) {        this.aggregate = aggregate;    }    public void first() {        //根据实际情况实现方法    }    public void next() {        //根据实际情况实现方法    }    public boolean hasNext() {        //根据实际情况实现方法        return false;    }    public Object currentItem() {        //根据实际情况实现方法        return null;    }}

客户类
Client.java

public class Client {    public static void main(String[] args) {        ConcreteAggregate aggregate = new ConcreteAggregate();        ConcreteIterator iterator = aggregate.createIterator();        iterator.first();    }}

优缺点

优点

• 遵守“单一职责原则”。将聚合器类的遍历职责剥离出来，使聚合器类遵守“单一职责原则”。
• 遵守“开闭原则”。由于有抽象聚合类和抽象迭代器类，添加新的聚合类和迭代器都不需要修改原有代码。
• 支持以不同的遍历算法遍历聚合对象，只要用新的迭代器替换就的就可以。

缺点

• 待补充

适用环境

• 访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。
• 需要为一个聚合对象提供多种遍历方式。
• 为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口，在该接口的实现类中为不同的聚合结构提供不同的遍历方式，而客户端可以一致性地操作该接口。

使用场景

Java的Iterator

• Iterator.java作为抽象迭代器
• Collection.java继承Iterator.java
• ArrayList.java等容器实现Collection.java，作为聚合类，且其中包含获取迭代器的方法iterator()

抽象迭代器Iterator.java

package java.util;  public interface Iterator<E> {      boolean hasNext();      E next();      void remove();  } 

Collection.java

package java.util;  public interface Collection<E> extends Iterable<E> {      ……      Iterator iterator();      ……  }  

Java迭代器使用

Collection list = new ArrayList();list.add("1");list.add("2");list.add("3");Iterator iterator = list.iterator(); //通过迭代器遍历聚合对象  while(iterator.hasNext()) {      System.out.println(iterator.next().toString());  }

扩展

相关模式

• 组合模式Composite：迭代器常被应用到像复合这样的递归结构上。
• 工厂方法模式Facotory Method：多态迭代器靠Facotry Method来例化适当的迭代器子类。
• 备忘录模式Memento：常与迭代器一起使用。迭代器可以使用memento捕获一个迭代的状态。迭代器在其内部存储memento。

问题

在软件开发中，你在哪里用到了迭代器模式？

待补充。

迭代器模式在JDK中有哪些运用？

• ArrayList。详情请参考ArrayList与迭代器模式。
• LinkedList。待补充。
• Vector。待补充。
• HashSet。待补充。
• LinkedList。待补充。
• TreeSet。待补充。
• HashMap。待补充。
• TreeMap。待补充。