設計模式學習筆記--迭代器模式

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一.簡介
今天學習一下設計模式中的迭代器模式，迭代器模式是一種非常非常常用的設計模式，以至於太有用了，C#，Java都將其作為內建實現，C++也提供了STL的迭代器，我們每天都在用，卻反倒感覺迭代器模式沒那麼重要了。畢竟我們自己實現的迭代器還是比不上語言原生提供的實現，但是為了學習，我們還是要看一下迭代器模式的實現，只有瞭解了原理，才能更好地使用。我們很多時候都是在處理一組對象，相對的，我們就需要相應的管理容器類來儲存物件，.我們需要Add，Remove等方法，但是我們還需要相應的方法來訪問容器內的對象。比如獲得首個對象First，尾部對象End，下一個對象Next等等方法。如果我們把這些方法都放在容器內實現的話，容器的職責就過重了，而且迭代的方式有所不同，比如我們需要從前向後迭代或者從後向前迭代，我們就可以直接通過更換迭代器來達到不同的效果。通過將迭代部分的內容抽離，我們就可以獲得更加靈活的對象訪問形式。下面我們來看一下迭代器模式的定義以及UML類圖：迭代器模式(Iterator Pattern)：提供一種方法來訪問彙總對象，而不用暴露這個對象的內部表示，其別名為遊標(Cursor)。迭代器模式是一種對象行為型模式。

分析一下UML圖，我們的容器類就相當於Aggregate，提供一些抽象的容器方法，抽象迭代器類定義了一些迭代方法，比如獲得首尾元素，下個元素，當前元素等等，但是具體的迭代方式是通過ConcreteIterator實現的。具體容器類ConcreteAggregate類作為迭代器工廠，可以建立一個本容器對應的迭代器。
二.迭代器模式的例子我們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;//迭代器基類class Iterator{public://迭代器向後指向一個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;//返回當前迭代器所指元素virtual string GetCurrent() = 0;};//容器基類class VecterBase{public://添加元素virtual void Add(string elem) = 0;//獲得當前元素virtual string Get(int index) = 0;//獲得容器當前容量virtual int Count() = 0;//迭代器工廠virtual Iterator* CreateIterator() = 0;};//具體迭代器類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);}};//具體容器類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("張三");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裡面的迭代器呢？/*for (std::vector<string>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it){cout << (*it) << endl;}*/system("pause");return 0;}

結果：張三
李四
王二麻子
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我們簡單來看一下迭代器，我這裡寫了一段STL的迭代器代碼作為對比，我們的迭代器用法與STL的基本相同。首先建立一個迭代器，初值為容器首元素位置，然後進行迭代，直到到達尾元素為止。每次迭代向後移動一個元素。

三.迭代器模式的總結
最後，我們來看一下迭代器模式的優點，缺點以及使用時機：優點：1）迭代器簡化了容器類，實現了單一職責原則。將遍曆和儲存功能分離，不論是新增容器類型還是新增迭代器都符合開放-封閉原則。2）可以提供多種迭代方式，比如新增一個從後向前迭代的迭代器等。
缺點：1）迭代器的設計比較難，很難抽象出一套比較完整的迭代器基類。2）迭代器使系統類別個數增加，一定程度上難以理解。
使用時機：1）訪問一個彙總對象的內容而無須暴露它的內部表示。將彙總對象的訪問與內部資料的儲存分離，使得訪問彙總對象時無須瞭解其內部實現細節。
2)   需要為一個彙總對象提供多種遍曆方式。
3)   為遍曆不同的彙總結構提供一個統一的介面，在該介面的實作類別中為不同的彙總結構提供不同的遍曆方式，而用戶端可以一致性地操作該介面。

最後，順帶提一句，迭代器模式太有用了，以至於語言或者基礎庫都提供了完整的迭代器實現，反倒這個模式我們自己實現的意義不大了....

設計模式學習筆記--迭代器模式