Java設計模式學習記錄-迭代器模式

前言

這次要介紹的是迭代器模式，也是一種行為模式。我現在覺得寫部落格有點應付了，前陣子一天一篇，感覺這樣其實有點沒理解透徹就寫下來了，而且寫完後自己也沒有多看幾遍，上次在面試的時候被問到java中的I/O的各種實現用到了什麼設計模式，我愣是想半天沒想出來了，人家還給提示了我也沒想出來，最後還是面試官給出的答案，是裝飾模式，聽到答案後就恍然大悟了，前兩天剛看了裝飾模式，還寫下了I/O操作中的各種類都是用到了裝飾模式，後來想想兩方面原因造成的當時沒回答出來，一是面試時緊張就容易想不起來，二是對設計模式理解的還是不夠透徹。所以以後寧可寫部落格慢一些也要將自己寫的東西理解透徹了。

迭代器模式概念介紹

迭代器模式，又稱遊標模式。這種模式提供一種方法訪問一個容器物件中各個元素，而又不需要暴露該對象的內部細節。這種模式其實我們日常開發中也很常見，例如下面的情境：

        java.util.Iterator<String> it = list.iterator();                while (it.hasNext()){            //using "it.next();" do some business logic        }

這樣來理解簡單一些，下面還是通過具體的情境例子來實現迭代器模式。

舉例

一個書架上放著好幾本書，現在我想知道書架上都有哪些書，並且都把書名列印出來。那麼書架就可以具有迭代的功能，能把它存放的所有書籍都迭代出來。用代碼實現如下：

定義一個迭代器介面，包含檢測是否還有下一個元素的方法和獲得下一個元素的方法

/** * 迭代器介面 */public interface Iterator {    /**     * 檢測是否還有下一個元素     * @return     */    public abstract boolean hasNext();    /**     * 獲得下一個元素     * @return     */    public abstract Object next();}

定義含有迭代器對象的介面

/** * 只有實現此介面的才可以獲得迭代器對象 */public interface Aggregate {    /**     * 獲得迭代器對象     * @return     */    public abstract Iterator iterator();}

書籍類

/** * 書籍類 */public class Book {        //書籍名稱    private String name = "";    public Book(String name){        this.name = name;    }    /**     * 獲得書籍名稱     * @return     */    public String getName(){        return name;    }}

書架類

/** * 書架類 */public class BookShelf implements Aggregate{    private Book[] books;    private int last = 0;    public BookShelf(int maxSize){        this.books = new Book[maxSize];    }    /**     * 獲得書籍     * @param index     * @return     */    public Book getBookAt(int index){        return books[index];    }    /**     * 添加書籍     * @param book     */    public void appendBook(Book book){        this.books[last] = book;        last++;    }    /**     * 獲得書架上的書籍數量     * @return     */    public int getLength(){        return books.length;    }    /**     * 獲得書架迭代器對象     * @return     */    @Override    public Iterator iterator(){        return new BookShelfIterator(this);    }}

書架迭代器

/** * 書架迭代器 */public class BookShelfIterator implements Iterator {    private BookShelf bookShelf;    private int index;    public BookShelfIterator(BookShelf bookShelf){        this.bookShelf = bookShelf;        this.index = 0;    }    /**     * 檢測是否還有下一本書     * @return     */    @Override    public boolean hasNext() {        if(index<bookShelf.getLength()){            return true;        }else {            return false;        }    }    /**     * 返回下一本書     * @return     */    @Override    public Object next() {        Book book = bookShelf.getBookAt(index);        index++;        return book;    }}

測試類別

public class Client {    public static void main(String[] args) {        //建立一個書架        BookShelf bookShelf = new BookShelf(5);        //向書架中添加書籍        bookShelf.appendBook(new Book("深入理解Java虛擬機器"));        bookShelf.appendBook(new Book("Java編程思想"));        bookShelf.appendBook(new Book("高效能MySQL"));        bookShelf.appendBook(new Book("Effective Java 中文版"));        bookShelf.appendBook(new Book("資料結構與演算法分析Java語言描述"));        //獲得書架迭代器        Iterator iterator = bookShelf.iterator();        //迭代        while (iterator.hasNext()){            Book book = (Book) iterator.next();            System.out.println(book.getName());        }    }}

運行結果

深入理解Java虛擬機器Java編程思想高效能MySQLEffective Java 中文版資料結構與演算法分析Java語言描述

上面的這個例子就是實現了迭代器模式，可以看出來是在用戶端和容器間加入了迭代器，這樣就很好的避免容器內部細節的暴露，而且也使得設計符合“單一職責原則”。

迭代器模式的結構

迭代器模式主要由以下角色群組成

抽象迭代器角色（Iterator）：抽象迭代器角色定義訪問和遍曆元素的介面。上面例子中的Iterator介面就是代表的這個角色。

具體迭代器角色（Concrete Iterator）：具體迭代器角色要實現迭代器介面， 並要記錄遍曆中的當前位置。上面例子中BookShelfIterator類就是代表的這個角色。

容器角色（Aggregate）：容器角色負責提供建立具體迭代器角色的介面。上面的例子中的Aggregate介面代表的就是這個角色。

具體容器角色（Concrete Aggregate）：具體容器角色實現建立具體迭代器角色的介面，這個具體迭代器角色與該容器的結構相關。上面例子中書架類BookShelf

代表的就是這個角色。

總結

迭代器模式是一種使用頻率非常高的設計模式，通過引入迭代器可以將資料的遍曆功能從彙總對象中分離出來，彙總對象只負責儲存資料，而遍曆資料由迭代器實現完成。Java語言類庫中已經實現了迭代器模式，在實際開發中我們直接使用已經定義好的迭代器就可以了，像List、Set等集合都可以直接使用。

優點

1、它支援以不同的方式遍曆一個彙總對象，在同一個彙總對象上可以定義多種遍曆方式。替換迭代器就可以切換遍曆方法。

2、迭代器簡化了彙總類。彙總對象可以不用自己再提供遍曆方法。

3、在迭代器模式中由於引入了抽象層，增加新的彙總類和迭代器類都很方便，無須修改原有代碼，滿足“開閉原則”的要求。

缺點

1、由於迭代器模式將儲存資料和遍曆資料的職責分離，增加新的彙總類需要對應增加新的迭代器來，類的個數成對增加，這在一定程度上增加了系統的複雜性。

2、抽象迭代器設計難度相對較大，需要充分考慮到系統將來的擴充，，例如JDK內建迭代器Iterator就無法實現逆向遍曆，如果需要實現逆向遍曆，只能通過其子類ListIterator等來實現，而ListIterator迭代器無法用於操作Set類型的彙總對象。

適用情境

在以下情況可以考慮使用迭代器模式

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、為遍曆不同彙總結構提供統一的介面，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的操作該介面。

 

 

 

 

想瞭解更多的設計模式請查看Java設計模式學習記錄-GoF設計模式概述。