迭代器模式

1 看一个具体的需求

编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系。 如图：

2 传统的设计方案(类图)

3 传统的方式的问题分析

• 将学院看做是学校的子类，系是学院的子类，这样实际上是站在组织大小来进行分层次的
• 实际上我们的要求是 ： 在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系， 因此这种方案，不能很好实现的遍历的操作
• 解决方案： => 迭代器模式

4 迭代器模式基本介绍

• 迭代器模式（Iterator Pattern） 是常用的设计模式，属于行为型模式
• 如果我们的集合元素是用不同的方式实现的， 有数组，还有java的集合类，或者还有其他方式，当客户端要遍历这些集合元素的时候就要使用多种遍历方式，而且还会暴露元素的内部结构，可以考虑使用迭代器模式解决。
• 迭代器模式，提供一种遍历集合元素的统一接口，用一致的方法遍历集合元素，不需要知道集合对象的底层表示，即： 不暴露其内部的结构。

5 迭代器模式的原理类图

说明：

• Iterator ： 迭代器接口，是系统提供，含义 hasNext, next, remove
• ConcreteIterator : 具体的迭代器类，管理迭代
• Aggregate :一个统一的聚合接口，将客户端和具体聚合解耦
• ConcretcAggreage:具体的聚合持有对象集合，并提供一个方法，返回一个迭代器，该迭代器可以正确遍历集合
• Client :客户端，通过Iterator 和Aggregate依赖子类

6 迭代器模式应用实例

• 思路分析(类图)

  

• 代码实现

  • Department

    //系
    public class Department {
        private String name;
        private String desc;
        public Department(String name, String desc) {
            super();
            this.name = name;
            this.desc = desc;
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
        public String getDesc() {
            return desc;
        }
        public void setDesc(String desc) {
            this.desc = desc;
        }
    }

  • ComputerCollegeIterator

    public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {
        //这里我们需要Department 是以怎样的方式存放=>数组
        Department[] departments;
        int position = 0; //遍历的位置
    
        public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
            this.departments = departments;
        }
    
        //判断是否还有下一个元素
        @Override
        public boolean hasNext() {
            if(position >= departments.length || departments[position] == null) {
                return false;
            }else {
                return true;
            }
        }
    
        @Override
        public Object next() {
            Department department = departments[position];
            position += 1;
            return department;
        }
    
        //删除的方法，默认空实现
        public void remove() { }
    }

  • InfoCollegeIterator

    public class InfoCollegeIterator implements Iterator {
        List<Department> departmentList; // 信息工程学院是以List方式存放系
        int index = -1;//索引
    
        public InfoCollegeIterator(List<Department> departmentList) {
            this.departmentList = departmentList;
        }
    
        //判断list中还有没有下一个元素
        @Override
        public boolean hasNext() {
            if(index >= departmentList.size() - 1) {
                return false;
            } else {
                index += 1;
                return true;
            }
        }
    
        @Override
        public Object next() {
            return departmentList.get(index);
        }
    
        //空实现remove
        public void remove() { }
    }

  • College

    public interface College {
        public String getName();
    
        //增加系的方法
        public void addDepartment(String name, String desc);
    
        //返回一个迭代器,遍历
        public Iterator  createIterator();
    }

  • ComputerCollege

    public class ComputerCollege implements College {
        Department[] departments;
        int numOfDepartment = 0 ;// 保存当前数组的对象个数
    
        public ComputerCollege() {
            departments = new Department[5];
            addDepartment("Java专业", " Java专业 ");
            addDepartment("PHP专业", " PHP专业 ");
            addDepartment("大数据专业", " 大数据专业 ");
    
        }
    
        @Override
        public String getName() {
            return "计算机学院";
        }
    
        @Override
        public void addDepartment(String name, String desc) {
            Department department = new Department(name, desc);
            departments[numOfDepartment] = department;
            numOfDepartment += 1;
        }
    
        @Override
        public Iterator createIterator() {
            return new ComputerCollegeIterator(departments);
        }
    }

  • InfoCollege

    public class InfoCollege implements College {
        List<Department> departmentList;
    
        public InfoCollege() {
            departmentList = new ArrayList<Department>();
            addDepartment("信息安全专业", " 信息安全专业 ");
            addDepartment("网络安全专业", " 网络安全专业 ");
            addDepartment("服务器安全专业", " 服务器安全专业 ");
        }
    
        @Override
        public String getName() {
            return "信息工程学院";
        }
    
        @Override
        public void addDepartment(String name, String desc) {
            Department department = new Department(name, desc);
            departmentList.add(department);
        }
    
        @Override
        public Iterator createIterator() {
            return new InfoCollegeIterator(departmentList);
        }
    }

  • OutPutImpl

    public class OutPutImpl {
        //学院集合
        List<College> collegeList;
    
        public OutPutImpl(List<College> collegeList) {
            this.collegeList = collegeList;
        }
        //遍历所有学院,然后调用printDepartment 输出各个学院的系
        public void printCollege() {
            //从collegeList 取出所有学院, Java 中的 List 已经实现Iterator
            Iterator<College> iterator = collegeList.iterator();
    
            while(iterator.hasNext()) {
                //取出一个学院
                College college = iterator.next();
                System.out.println("=== "+college.getName() +"=====" );
                printDepartment(college.createIterator()); //得到对应迭代器
            }
        }
    
        //输出 学院输出 系
        public void printDepartment(Iterator iterator) {
            while(iterator.hasNext()) {
                Department d = (Department)iterator.next();
                System.out.println(d.getName());
            }
        }
    }

  • Client

    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //创建学院
            List<College> collegeList = new ArrayList<College>();
    
            ComputerCollege computerCollege = new ComputerCollege();
            InfoCollege infoCollege = new InfoCollege();
    
            collegeList.add(computerCollege);
            collegeList.add(infoCollege);
    
            OutPutImpl outPutImpl = new OutPutImpl(collegeList);
            outPutImpl.printCollege();
        }
    }

7 迭代器模式在JDK-ArrayList集合应用的源码分析

• JDK的ArrayList 集合中就使用了迭代器模式

• 代码分析+类图+说明

  

  

  说明：

  • 内部类Itr 充当具体实现迭代器Iterator 的类， 作为ArrayList 内部类
  • List 就是充当了聚合接口，含有一个iterator() 方法，返回一个迭代器对象
  • ArrayList 是实现聚合接口List 的子类，实现了iterator()
  • Iterator 接口系统提供
  • 迭代器模式解决了 不同集合(ArrayList ,LinkedList) 统一遍历问题

8 迭代器模式的注意事项和细节

优点

• 提供一个统一的方法遍历对象，客户不用再考虑聚合的类型，使用一种方法就可以
  遍历对象了。
• 隐藏了聚合的内部结构，客户端要遍历聚合的时候只能取到迭代器，而不会知道聚合的具体组成。
• 提供了一种设计思想，就是一个类应该只有一个引起变化的原因（叫做单一责任原则）。在聚合类中，我们把迭代器分开，就是要把管理对象集合和遍历对象集合的责任分开，这样一来集合改变的话，只影响到聚合对象。而如果遍历方式改变的话，只影响到了迭代器。
• 当要展示一组相似对象，或者遍历一组相同对象时使用, 适合使用迭代器模式

缺点

• 每个聚合对象都要一个迭代器，会生成多个迭代器不好管理类

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