设计模式学习(18) 23-16 迭代器模式

文章目录

0.个人感悟
1. 概念
2. 适配场景
- 2.1 适合的场景
- 2.2 常见场景举例
3. 实现方法
- 3.1 实现思路
- 3.2 UML类图
- 3.3 代码示例
- - 3.3.1 类图
  - 3.3.2 代码跟踪
4. 优缺点
- 4.1 优点
- 4.2 缺点

0.个人感悟

迭代器我们并不陌生，java集合操作我们经常使用，只是有for-each、lambda语法糖后我们很少直接使用迭代器，从而忽略其中的原理和思想
迭代器模式很能体现解耦的一些思路:职责分离，聚合的数据和迭代操作分离;面向接口，聚合、迭代器都定义成接口；封装，只关注统一访问，不关注内部实现
java集合是经典的设计，大家感兴趣可以了解下。我也计划后面专门总结jdk代码实现

1. 概念

英文定义(《设计模式：可复用面向对象软件的基础》)

Provide a way to access the elements of an aggregate object sequentially without exposing its underlying representation.

中文翻译

提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。

理解

分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器来负责遍历
简化了聚合对象的接口，客户端只需要知道迭代器接口
可以在不修改聚合对象的前提下，增加新的遍历方式
为不同的聚合结构提供统一的遍历接口

2. 适配场景

2.1 适合的场景

遍历复杂数据结构：需要遍历复杂聚合对象，且不希望暴露其内部结构
统一遍历接口：为不同的聚合结构提供统一的遍历方式
支持多种遍历方式：聚合对象需要支持多种遍历方式（正序、逆序、按条件过滤等）

2.2 常见场景举例

Java集合框架：List、Set、Map等集合的迭代器
数据库查询结果集：遍历数据库查询返回的多条记录
文件系统遍历：遍历目录树中的文件
社交网络关系遍历：遍历用户的好友、关注者等关系
菜单系统：遍历餐厅菜单中的菜品项
XML/JSON解析：遍历解析树中的节点

3. 实现方法

3.1 实现思路

定义迭代器接口：声明遍历集合元素所需的方法，如hasNext()、next()等
实现具体迭代器：为特定聚合对象实现具体的迭代器，管理遍历过程中的当前位置
定义聚合接口：声明创建迭代器对象的方法，通常为iterator()或createIterator()
实现具体聚合类：实现聚合接口，返回与自身对应的具体迭代器实例，通常持有集合
客户端使用迭代器：客户端通过迭代器接口遍历聚合对象，不直接操作聚合内部结构

3.2 UML类图

角色说明：

Iterator（迭代器接口）：定义访问和遍历元素的接口
ConcreteIterator（具体迭代器）：实现迭代器接口，记录遍历中的当前位置
Aggregate（聚合接口）：定义创建迭代器对象的接口
ConcreteAggregate（具体聚合）：实现聚合接口，返回具体迭代器的实例

3.3 代码示例

珠玉在前，就来看看ArraayList的相关实现

3.3.1 类图

跟踪代码，不然发现，类图:

3.3.2 代码跟踪

迭代器接口: 定义了标准的迭代器操作

publicinterfaceIterator<E>{booleanhasNext();Enext();defaultvoidremove(){thrownewUnsupportedOperationException("remove");}}

聚合接口:

publicinterfaceIterable<T>{Iterator<T>iterator();}

具体聚合和具体迭代器：ArrayList:实现，我们知道它的底层是Object[]；具体迭代器是一个内部类Itr 。简化版代码如下

publicclassArrayList<E>implementsIterable<E>{// object数组privateObject[]elementData;privateintsize;// ... ArrayList的其他方法// 实现Iterable接口，返回迭代器@OverridepublicIterator<E>iterator(){returnnewItr();}// 具体迭代器（内部类）privateclassItrimplementsIterator<E>{intcursor;// 下一个元素的索引intlastRet=-1;// 上一个返回元素的索引Itr(){}@OverridepublicbooleanhasNext(){returncursor!=size;}@SuppressWarnings("unchecked")@OverridepublicEnext(){if(cursor>=size)thrownewNoSuchElementException();Object[]elementData=ArrayList.this.elementData;EnextElement=(E)elementData[cursor];lastRet=cursor;cursor++;returnnextElement;}@Overridepublicvoidremove(){if(lastRet<0)thrownewIllegalStateException();ArrayList.this.remove(lastRet);cursor=lastRet;lastRet=-1;}}}

客户端使用:

publicclassClient{staticvoidmain(){// mainList<String>list=newArrayList<>();list.add("1");list.add("2");list.add("3");Iterator<String>iterator=list.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.println(iterator.next());}}}