设计模式之迭代器模式

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设计模式之迭代器模式

迭代器模式(Iterator)用于在数据集合中按照顺序遍历集合,在遍历的同时不需要暴露对象的内部表示,根据不同的需求我们可以采用不同的方式遍历集合,它主要解决三个问题 1、能够遍历一个集合对象。2、我们不需要了解集合对象的内部结构。3、能够提供多种不同的遍历方式。

迭代器模式的适用场景

迭代器模式是与集合共生共死的,一般来说,我们只要实现一个集合,就需要同时提供这个集合的迭代器,就像java中的Collection,List、Set、Map等,这些集合都有自己的迭代器。假如我们要实现一个这样的新的容器,当然也需要引入迭代器模式,给我们的容器实现一个迭代器。引自

接下来就通过示例程序进行迭代器的学习。

UML类图

这里写图片描述

这段程序的目的就是将书(Book)放到书架(BookShelf)中,并将书的名字按顺序显示出来。如果你对类图不熟悉可移步 Java利器之UML类图详解

接口

Aggregate 接口是所需要遍历集合的接口,有一个iterator方法,该方法返回一个用于遍历集合的迭代器,即创建出按顺序访问保存在我内部元素的对象。

public interface Aggregate {
    public abstract Iterator iterator();
}

当想要遍历集合中元素时,可以调用iterator方法来生成一个实现了Iterator接口的类的实例。对于Iterator接口就是遍历集合元素的,类似于for循环,在此该接口简单实现为

public interface Iterator {
    public abstract boolean hasNext();
    public abstract Object next();
}

对于这两个方法应该很常见,hasNext()返回布尔类型表示是否有下一个元素,存在下一个元素就返回true,否则返回false,返回false时也就表示该集合元素已全部被遍历,也是终止条件。next方法返回的就是集合中的当前指向元素,并且将迭代器指向下一个元素,而这些操作,都是Iterator的实现类中处理的。

Book类

public class Book {

    private String name;

    public Book(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

BookShelf

该类就是表示书架的类,该类有一个数组books用于存放书籍,并提供了获取数据,添加书籍及书籍数量的方法,由于实现了Aggregate接口,则需重写iterator方法,该方法返回BookShelfIterator类的实例作为该类的iterator。当外部想要遍历书架时就调用这个方法。

public class BookShelf implements Aggregate {
    private Book[] books;
    private int last;
    public BookShelf(int maxsize) {
        this.books = new Book[maxsize];
    }
    public Book getBookAt(int index) {
        return books[index];
    }
    public void appendBook(Book book) {
        this.books[last] = book;
        last++;
    }
    public int getLength() {
        return books.length;
    }
    @Override
    public Iterator iterator() {
        return new BookShelfIterator(this);
    }
}

BookShelfIterator

该类是具体的迭代器,实现了Iterator 接口,是迭代器的具体实现,它包含了遍历集合所必要的信息,bookShelf表示要遍历的书架,index表示当前迭代器所指向书籍的下标,构造方法接收要遍历的书架,并将index初始化为0,hasNext方法是实现接口Iterator的方法,当index小于书架书的长度时表示有下一个数据,否则没有返回false.next方法就是返回当前所指向的书籍,并将index加一指向下一本书,在这里相当于for循环中i++.让循环变量指向下一个元素。

public class BookShelfIterator implements Iterator {
    private int index;
    private BookShelf bookShelf;

    public BookShelfIterator(BookShelf bookShelf) {
        this.bookShelf = bookShelf;
        this.index = 0;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        if (index < bookShelf.getLength()) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    @Override
    public Object next() {
        Book book=bookShelf.getBookAt(index);
        index++;
        return book;
    }

}

至此迭代器以及实现完毕了,接下来写测试类进行书架装书和遍历。

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        BookShelf bookShelf=new BookShelf(4);
        bookShelf.appendBook(new Book("图解设计模式"));
        bookShelf.appendBook(new Book("未来简史"));
        bookShelf.appendBook(new Book("Android性能优化"));
        bookShelf.appendBook(new Book("程序员修炼之道"));
        Iterator iterator=bookShelf.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Book book = (Book) iterator.next();
            System.out.println(book.getName());
        }
    }

}

输出信息

图解设计模式
未来简史
Android性能优化
程序员修炼之道

优点

说了这么多,也许你会疑问为什么引入Iterator这种复杂的设计模式呢?如果是数组,直接for循环遍历就可以了。
当然引入迭代器模式最重要的理由是它可以将遍历和实现分离开来,在示例程序中

        while (iterator.hasNext()) {
            Book book = (Book) iterator.next();
            System.out.println(book.getName());
        }

它只使用了Iterator的hasNext和next方法,并没有调用BookShelf的方法,也就是说这里的循环并不依赖于BookShelf的实现。如果BookShelf开发者想放弃数组,用Vector取而代之,会如何?不管如何变化只要它能生成Iterator实例,即使不对while循环做修改,依然能保证程序正常运行。

在示例程序中,只是简单的实现从前到后遍历,当然也可以是其他方式,如从后向前,以及跳跃式遍历。

好了,关于迭代器模式到这里已经介绍完毕了。有问题欢迎留言指出,Have a wonderful day .

如需文章中所写代码,请移步GitHub查看

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