设计模式学习笔记--迭代器模式

一.简介

今天学习一下设计模式中的迭代器模式，迭代器模式是一种非常非常常用的设计模式，以至于太有用了，C#，Java都将其作为内置实现，C++也提供了STL的迭代器，我们每天都在用，却反倒感觉迭代器模式没那么重要了。毕竟我们自己实现的迭代器还是比不上语言原生提供的实现，但是为了学习，我们还是要看一下迭代器模式的实现，只有了解了原理，才能更好地使用。

我们很多时候都是在处理一组对象，相对的，我们就需要相应的管理容器类来存储对象，.我们需要Add，Remove等方法，但是我们还需要相应的方法来访问容器内的对象。比如获得首个对象First，尾部对象End，下一个对象Next等等方法。如果我们把这些方法都放在容器内实现的话，容器的职责就过重了，而且迭代的方式有所不同，比如我们需要从前向后迭代或者从后向前迭代，我们就可以直接通过更换迭代器来达到不同的效果。通过将迭代部分的内容抽离，我们就可以获得更加灵活的对象访问形式。

下面我们来看一下迭代器模式的定义以及UML类图：

迭代器模式(Iterator Pattern)：提供一种方法来访问聚合对象，而不用暴露这个对象的内部表示，其别名为游标(Cursor)。迭代器模式是一种对象行为型模式。

分析一下UML图，我们的容器类就相当于Aggregate，提供一些抽象的容器方法，抽象迭代器类定义了一些迭代方法，比如获得首尾元素，下个元素，当前元素等等，但是具体的迭代方式是通过ConcreteIterator实现的。具体容器类ConcreteAggregate类作为迭代器工厂，可以创建一个本容器对应的迭代器。

二.迭代器模式的例子

我们直接看一下迭代器模式的例子：

// Design Pattern.cpp : Defines the entry point for the console application.//#include "stdafx.h"#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <map>using namespace std;//迭代器基类class Iterator{public://迭代器向后指向一个virtual void Next() = 0;//迭代器指向首元素virtual void Begin() = 0;//迭代器是否指向容器末尾virtual bool IsEnd() = 0;//返回当前迭代器所指元素virtual string GetCurrent() = 0;};//容器基类class VecterBase{public://添加元素virtual void Add(string elem) = 0;//获得当前元素virtual string Get(int index) = 0;//获得容器当前容量virtual int Count() = 0;//迭代器工厂virtual Iterator* CreateIterator() = 0;};//具体迭代器类class ConcreteIterator : public Iterator{private:int m_currentIndex;VecterBase* m_vec;public:ConcreteIterator(VecterBase* vec):m_vec(vec),m_currentIndex(0){}virtual void Next() override{m_currentIndex++;}virtual void Begin(){m_currentIndex = 0;}virtual bool IsEnd(){return m_currentIndex >= m_vec->Count();}virtual string GetCurrent(){return m_vec->Get(m_currentIndex);}};//具体容器类class ConcreteVector : public VecterBase{private:vector<string> stringvec;public:void Add(string elem){stringvec.push_back(elem);}string Get(int index){return stringvec[index];}int Count(){return stringvec.size();}Iterator* CreateIterator(){return new ConcreteIterator(this);}};int _tmain(int argc, TCHAR* argv[]){VecterBase* vec = new ConcreteVector();vec->Add("张三");vec->Add("李四");vec->Add("王二麻子");Iterator* it = vec->CreateIterator();for (it->Begin(); !it->IsEnd(); it->Next()){cout << it->GetCurrent() << endl;}//是不是很像STL里面的迭代器呢？/*for (std::vector<string>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it){cout << (*it) << endl;}*/system("pause");return 0;}

结果：

张三
李四
王二麻子
请按任意键继续. . .

我们简单来看一下迭代器，我这里写了一段STL的迭代器代码作为对比，我们的迭代器用法与STL的基本相同。首先创建一个迭代器，初值为容器首元素位置，然后进行迭代，直到到达尾元素为止。每次迭代向后移动一个元素。

三.迭代器模式的总结

最后，我们来看一下迭代器模式的优点，缺点以及使用时机：

优点：

1）迭代器简化了容器类，实现了单一职责原则。将遍历和存储功能分离，不论是新增容器类型还是新增迭代器都符合开放-封闭原则。

2）可以提供多种迭代方式，比如新增一个从后向前迭代的迭代器等。

缺点：

1）迭代器的设计比较难，很难抽象出一套比较完整的迭代器基类。

2）迭代器使系统类个数增加，一定程度上难以理解。

使用时机：

1）访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。将聚合对象的访问与内部数据的存储分离，使得访问聚合对象时无须了解其内部实现细节。
2)   需要为一个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，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。

最后，顺带提一句，迭代器模式太有用了，以至于语言或者基础库都提供了完整的迭代器实现，反倒这个模式我们自己实现的意义不大了....