使用迭代器模式來進(jìn)行Java的設(shè)計(jì)模式編程
定義:提供一種方法訪問一個(gè)容器對象中各個(gè)元素,而又不暴露該對象的內(nèi)部細(xì)節(jié)。
類型:行為類模式
類圖:

如果要問java中使用最多的一種模式,答案不是單例模式,也不是工廠模式,更不是策略模式,而是迭代器模式,先來看一段代碼吧:
public static void print(Collection coll){
Iterator it = coll.iterator();
while(it.hasNext()){
String str = (String)it.next();
System.out.println(str);
}
}
這個(gè)方法的作用是循環(huán)打印一個(gè)字符串集合,里面就用到了迭代器模式,java語言已經(jīng)完整地實(shí)現(xiàn)了迭代器模式,Iterator翻譯成漢語就是迭代器的意思。提到迭代器,首先它是與集合相關(guān)的,集合也叫聚集、容器等,我們可以將集合看成是一個(gè)可以包容對象的容器,例如List,Set,Map,甚至數(shù)組都可以叫做集合,而迭代器的作用就是把容器中的對象一個(gè)一個(gè)地遍歷出來。
迭代器模式的結(jié)構(gòu)
抽象容器:一般是一個(gè)接口,提供一個(gè)iterator()方法,例如java中的Collection接口,List接口,Set接口等。
具體容器:就是抽象容器的具體實(shí)現(xiàn)類,比如List接口的有序列表實(shí)現(xiàn)ArrayList,List接口的鏈表實(shí)現(xiàn)LinkList,Set接口的哈希列表的實(shí)現(xiàn)HashSet等。
抽象迭代器:定義遍歷元素所需要的方法,一般來說會有這么三個(gè)方法:取得第一個(gè)元素的方法first(),取得下一個(gè)元素的方法next(),判斷是否遍歷結(jié)束的方法isDone()(或者叫hasNext()),移出當(dāng)前對象的方法remove(),
迭代器實(shí)現(xiàn):實(shí)現(xiàn)迭代器接口中定義的方法,完成集合的迭代。
舉例
由于迭代器模式本身的規(guī)定比較松散,所以具體實(shí)現(xiàn)也就五花八門。我們在此僅舉一例,根本不能將實(shí)現(xiàn)方式一一呈現(xiàn)。因此在舉例前,我們先來列舉下迭代器模式的實(shí)現(xiàn)方式。
1.迭代器角色定義了遍歷的接口,但是沒有規(guī)定由誰來控制迭代。在Java collection的應(yīng)用中,是由客戶程序來控制遍歷的進(jìn)程,被稱為外部迭代器;還有一種實(shí)現(xiàn)方式便是由迭代器自身來控制迭代,被稱為內(nèi)部迭代器。外部迭代器要比內(nèi)部迭代器靈活、強(qiáng)大,而且內(nèi)部迭代器在java語言環(huán)境中,可用性很弱。
2.在迭代器模式中沒有規(guī)定誰來實(shí)現(xiàn)遍歷算法。好像理所當(dāng)然的要在迭代器角色中實(shí)現(xiàn)。因?yàn)榧缺阌谝粋€(gè)容器上使用不同的遍歷算法,也便于將一種遍歷算法應(yīng)用于不同的容器。但是這樣就破壞掉了容器的封裝——容器角色就要公開自己的私有屬性,在java中便意味著向其他類公開了自己的私有屬性。
那我們把它放到容器角色里來實(shí)現(xiàn)好了。這樣迭代器角色就被架空為僅僅存放一個(gè)遍歷當(dāng)前位置的功能。但是遍歷算法便和特定的容器緊緊綁在一起了。
而在Java Collection的應(yīng)用中,提供的具體迭代器角色是定義在容器角色中的內(nèi)部類。這樣便保護(hù)了容器的封裝。但是同時(shí)容器也提供了遍歷算法接口,你可以擴(kuò)展自己的迭代器。
好了,我們來看下Java Collection中的迭代器是怎么實(shí)現(xiàn)的吧。
//迭代器角色,僅僅定義了遍歷接口
public interface Iterator {
boolean hasNext();
Object next();
void remove();
}
//容器角色,這里以List為例。它也僅僅是一個(gè)接口,就不羅列出來了
//具體容器角色,便是實(shí)現(xiàn)了List接口的ArrayList等類。為了突出重點(diǎn)這里指羅列和迭代器相關(guān)的內(nèi)容
//具體迭代器角色,它是以內(nèi)部類的形式出來的。AbstractList是為了將各個(gè)具體容器角色的公共部分提取出來而存在的。
public abstract class AbstractList extends AbstractCollection implements List {
……
//這個(gè)便是負(fù)責(zé)創(chuàng)建具體迭代器角色的工廠方法
public Iterator iterator() {
return new Itr();
}
//作為內(nèi)部類的具體迭代器角色
private class Itr implements Iterator {
int cursor = 0;
int lastRet = -1;
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != size();
}
public Object next() {
checkForComodification();
try {
Object next = get(cursor);
lastRet = cursor++;
return next;
} catch(IndexOutOfBoundsException e) {
checkForComodification();
throw new NoSuchElementException();
}
}
public void remove() {
if (lastRet == -1)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
AbstractList.this.remove(lastRet);
if (lastRet < cursor)
cursor--;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch(IndexOutOfBoundsException e) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
至于迭代器模式的使用。正如引言中所列那樣,客戶程序要先得到具體容器角色,然后再通過具體容器角色得到具體迭代器角色。這樣便可以使用具體迭代器角色來遍歷容器了……
迭代器模式的優(yōu)缺點(diǎn)
迭代器模式的優(yōu)點(diǎn)有:
簡化了遍歷方式,對于對象集合的遍歷,還是比較麻煩的,對于數(shù)組或者有序列表,我們尚可以通過游標(biāo)來取得,但用戶需要在對集合了解很清楚的前提下,自行遍歷對象,但是對于hash表來說,用戶遍歷起來就比較麻煩了。而引入了迭代器方法后,用戶用起來就簡單的多了。
可以提供多種遍歷方式,比如說對有序列表,我們可以根據(jù)需要提供正序遍歷,倒序遍歷兩種迭代器,用戶用起來只需要得到我們實(shí)現(xiàn)好的迭代器,就可以方便的對集合進(jìn)行遍歷了。
封裝性良好,用戶只需要得到迭代器就可以遍歷,而對于遍歷算法則不用去關(guān)心。
迭代器模式的缺點(diǎn):
對于比較簡單的遍歷(像數(shù)組或者有序列表),使用迭代器方式遍歷較為繁瑣,大家可能都有感覺,像ArrayList,我們寧可愿意使用for循環(huán)和get方法來遍歷集合。
迭代器模式的適用場景
迭代器模式是與集合共生共死的,一般來說,我們只要實(shí)現(xiàn)一個(gè)集合,就需要同時(shí)提供這個(gè)集合的迭代器,就像java中的Collection,List、Set、Map等,這些集合都有自己的迭代器。假如我們要實(shí)現(xiàn)一個(gè)這樣的新的容器,當(dāng)然也需要引入迭代器模式,給我們的容器實(shí)現(xiàn)一個(gè)迭代器。
但是,由于容器與迭代器的關(guān)系太密切了,所以大多數(shù)語言在實(shí)現(xiàn)容器的時(shí)候都給提供了迭代器,并且這些語言提供的容器和迭代器在絕大多數(shù)情況下就可以滿足我們的需要,所以現(xiàn)在需要我們自己去實(shí)踐迭代器模式的場景還是比較少見的,我們只需要使用語言中已有的容器和迭代器就可以了。
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