设计模式之二十——迭代子模式

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1 介绍

迭代子模式又叫游标(Cursor)模式，是对象的行为模式。

1.1 什么是迭代子模式

迭代子模式可以顺序地访问一个聚集中的元素而不必暴露聚集的内部表象（internal representation）。

1.2 解决了什么问题

主要解决了需要不同的方式来遍历整个聚合对象的问题。
迭代子模式把在元素之间游走的责任交给迭代器，而不是聚合对象。
从1.2版开始，JAVA语言提供了很多种聚集，包括Vector、ArrayList、HashSet、HashMap、Hashtable等，这些都是JAVA聚集的例子。
JAVA聚集对象是实现了共同的java.util.Collection接口的对象，是JAVA语言对聚集概念的直接支持。

2 原理

角色包括：

• Iterator抽象迭代器。抽象迭代器负责定义访问和遍历元素的接口，而且基本上是有固定的3个方法：first()获得第一个元素，next()访问下一个元素，isDone()是否已经访问到底部（Java叫做hasNext()方法）。
• ConcreteIterator具体迭代器。具体迭代器角色要实现迭代器接口，完成容器元素的遍历。
• Aggregate抽象容器。容器角色负责提供创建具体迭代器角色的接口，必然提供一个类似createIterator()这样的方法，在Java中一般是iterator()方法。
• Concrete Aggregate具体容器。具体容器实现容器接口定义的方法，创建出容纳迭代器的对象。

2.1 uml图

通用类图

2.2 代码示例

Iterator代码示例

public interface Iterator {
     //遍历到下一个元素
     public Object next();
     //是否已经遍历到尾部
     public boolean hasNext();
     //删除当前指向的元素
     public boolean remove();
}

ConcreteIterator代码示例

public class ConcreteIterator implements Iterator {
     private Vector vector = new Vector();
     //定义当前游标
     public int cursor = 0;
     @SuppressWarnings("unchecked")
     public ConcreteIterator(Vector _vector){
             this.vector = _vector;
     }
     //判断是否到达尾部
     public boolean hasNext() {
             if(this.cursor == this.vector.size()){
                    return false;
             }else{
                    return true;
             }
     }
     //返回下一个元素
     public Object next() {
             Object result = null;
             if(this.hasNext()){
                    result = this.vector.get(this.cursor++);
             }else{
                    result = null;
             }
             return result;
     }
     //删除当前元素
     public boolean remove() {
             this.vector.remove(this.cursor);
             return true;
     }
}

注意　开发系统时，迭代器的删除方法应该完成两个逻辑：一是删除当前元素，二是当前游标指向下一个元素。

Aggregate代码示例

public interface Aggregate {
     //是容器必然有元素的增加
     public void add(Object object);
     //减少元素
     public void remove(Object object);
     //由迭代器来遍历所有的元素
     public Iterator iterator();
}

ConcreteAggregate代码示例

public class ConcreteAggregate implements Aggregate {
     //容纳对象的容器
     private Vector vector = new Vector();
     //增加一个元素
     public void add(Object object) {
             this.vector.add(object);
     }
     //返回迭代器对象
     public Iterator iterator() {
             return new ConcreteIterator(this.vector);
     }
     //删除一个元素
     public void remove(Object object) {
             this.remove(object);
     }
}

调用示例

public class Client {
     public static void main(String[] args) {
             //声明出容器
             Aggregate agg = new ConcreteAggregate();
             //产生对象数据放进去
             agg.add("abc");
             agg.add("aaa");
             agg.add("1234");     
             //遍历一下
             Iterator iterator = agg.iterator();
             while(iterator.hasNext()){
                     System.out.println(iterator.next());
             }
     }
}

2.3 优缺点

• 优点：

  1. 它支持以不同的方式遍历一个聚合对象。
  2. 迭代器简化了聚合类。
  3. 在同一个聚合上可以有多个遍历。
  4. 在迭代子模式中，增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码。

• 缺点：由于迭代子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 适用场景

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。

4 总结

迭代子模式（Iterator Pattern）目前已经是一个没落的模式，基本上没人会单独写一个迭代器，除非是产品性质的开发。按照定义，
它提供一种方法访问一个容器对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。能容纳对象的所有类型都可以称之为容器，例如Collection集合类型、Set类型等，迭代子模式就是为解决遍历这些容器中的元素而诞生的。
现在的Java开发尽量不要自己写迭代子模式使用Java提供的Iterator就够了。

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参考书籍及文章
1.《Java与模式》，电子工业出版社，阎宏

2. 《大话设计模式》，清华大学出版社，程杰
3. 《设计模式——可复用面向对象软件的基础》，机械工业出版社，Erich Gamma，Richard Helm，Ralph Johnson，John Vlissides
4. 《设计模式之禅》，https://www.kancloud.cn/sstd521/design/193580