設(shè)計(jì)模式解密（10）- 迭代器模式

1、簡(jiǎn)介

定義：提供一種方法順序訪問(wèn)一個(gè)聚合對(duì)象中各個(gè)元素, 而又無(wú)須暴露該對(duì)象的內(nèi)部表示；

主要用途：幫助我們遍歷聚合對(duì)象；

關(guān)鍵代碼：定義接口：hasNext, next；

英文：Iterator

類(lèi)型：行為型模式

2、類(lèi)圖及組成

（引）類(lèi)圖：

組成：

　　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(lèi)，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(lái)說(shuō)會(huì)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hasNext()，移出當(dāng)前對(duì)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。

3、實(shí)例引入

模擬一下迭代器的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)：

package com.designpattern.iterator;/**
 * 抽象迭代器接口
 * @author Json*/public interface Iterator {    
    public boolean hasNext();    
    public Object next();
}

package com.designpattern.iterator;import java.util.ArrayList;/**
 * 具體迭代器實(shí)現(xiàn)
 * @author Json*/public class ConcreteIterator implements Iterator {    private ArrayList list = new ArrayList();    private int cursor = 0;    
    public ConcreteIterator(ArrayList list) {        this.list = list;
    }
    
    @Override    public boolean hasNext() {        if(cursor == list.size()){            return false;
        }        return true;
    }
    
    @Override    public Object next() {        if(this.hasNext()){            return this.list.get(cursor++);
        }        return null;
    }
}

package com.designpattern.iterator;/**
 * 抽象容器
 * @author Json*/public interface Aggregate {    public void add(Object obj);    
    public void remove(Object obj);    
    public Iterator iterator();
}

package com.designpattern.iterator;import java.util.ArrayList;/**
 * 具體容器
 * @author Json*/public class ConcreteAggregate implements Aggregate {    
    private ArrayList list = new ArrayList();
    
    @Override    public void add(Object obj) {
        list.add(obj);
    }

    @Override    public void remove(Object obj) {
        list.remove(obj);
    }

    @Override    public Iterator iterator() {        return new ConcreteIterator(list);
    }

}

 測(cè)試：

package com.designpattern.iterator;/**
 * 測(cè)試
 * @author Json*/public class Test {    public static void main(String[] args) {
        Aggregate agg = new ConcreteAggregate();
        agg.add("Java");
        agg.add("Ruby");
        agg.add("Python");
        
        Iterator iterator = agg.iterator();        while(iterator.hasNext()){
            String s = (String) iterator.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

 結(jié)果：

Java
Ruby
Python

4、優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

　　1、它支持以不同的方式遍歷一個(gè)聚合對(duì)象。 
　　2、迭代器簡(jiǎn)化了聚合類(lèi)。 
　　3、在同一個(gè)聚合上可以有多個(gè)遍歷。 
　　4、在迭代器模式中，增加新的聚合類(lèi)和迭代器類(lèi)都很方便，無(wú)須修改原有代碼。

缺點(diǎn)：

　　由于迭代器模式將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和遍歷數(shù)據(jù)的職責(zé)分離，增加新的聚合類(lèi)需要對(duì)應(yīng)增加新的迭代器類(lèi)，類(lèi)的個(gè)數(shù)成對(duì)增加，這在一定程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

5、應(yīng)用場(chǎng)景

　　1、訪問(wèn)一個(gè)聚合對(duì)象的內(nèi)容而無(wú)須暴露它的內(nèi)部表示。

　　2、需要為聚合對(duì)象提供多種遍歷方式。

　　3、為遍歷不同的聚合結(jié)構(gòu)提供一個(gè)統(tǒng)一的接口。

6、JDK的迭代器應(yīng)用

JDK中就有大量迭代器的身影：

//java中迭代器接口源碼:public interface Iterator<E> {    boolean hasNext();//判斷是否存在下一個(gè)對(duì)象元素
    E next();    void remove(); 
}

迭代器模式與集合是緊密聯(lián)系的，可以說(shuō)密不可分，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(yǔ)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(yǔ)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(chǎng)景還是比較少見(jiàn)的；

下面測(cè)試一下JDK迭代器的使用：

package com.designpattern.iterator.jdk_use_iterator;import java.util.ArrayList;import java.util.HashMap;import java.util.Iterator;import java.util.List;import java.util.Map;/**
 * 測(cè)試JDK自帶的迭代器
 * @author Json*/public class IteratorTest {    public static void main(String[] args) {
          List list = new ArrayList();  
          for(int i = 0;i < 10;i++){  
              list.add("list_"+i);  
          }  
          Iterator iterList = list.iterator();//List接口實(shí)現(xiàn)了Iterable接口  
          while(iterList.hasNext()){  
              String str = (String)iterList.next();  
              System.out.print(str+"、");  
          }  
    
          System.out.println("");
          
          Map map = new HashMap();  
          for(int i = 0;i < 10;i++){  
              map.put(i,"map_"+i);  
          }  
          Iterator iterMap = map.entrySet().iterator();          while(iterMap.hasNext()){  
              Map.Entry strMap = (Map.Entry)iterMap.next();  
              System.out.print(strMap.getValue()+"、");  
          }  
   }  
}

結(jié)果：

list_0、list_1、list_2、list_3、list_4、list_5、list_6、list_7、list_8、list_9、
map_0、map_1、map_2、map_3、map_4、map_5、map_6、map_7、map_8、map_9、

7、迭代器與foreach

從Java5起，Java中新增foreach循環(huán)，關(guān)于foreach的語(yǔ)法，可以實(shí)現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)類(lèi)型的遍歷，一個(gè)是數(shù)組，一個(gè)便是實(shí)現(xiàn)了Iterable接口的任何類(lèi)，今天不討論數(shù)組，我們主要關(guān)注實(shí)現(xiàn)了Iterable接口的類(lèi)，是如何使用foreach遍歷的；

foreach循環(huán)允許你在無(wú)需保持傳統(tǒng)for循環(huán)中的索引，或在使用iterator時(shí)無(wú)需調(diào)用while循環(huán)中的hasNext()方法就能遍歷Collection，foreach循環(huán)簡(jiǎn)化了任何Collection或array的遍歷過(guò)程；

但是使用foreach循環(huán)也有兩點(diǎn)需要注意：

1、 foreach循環(huán)通過(guò)iterator實(shí)現(xiàn)，使用foreach循環(huán)的對(duì)象必須實(shí)現(xiàn)Iterable接口；

　　foreach循環(huán)只適用于實(shí)現(xiàn)了Iterable<T>接口的對(duì)象。由于所有內(nèi)置Collection類(lèi)都實(shí)現(xiàn)了java.util.Collection接口，已經(jīng)繼承了Iterable；所以在使用foreach遍歷Java集合，不用考慮iterator實(shí)現(xiàn)；

　　但是在以后涉及到自定義聚合對(duì)象時(shí)，要注意這一點(diǎn)；

2、 在遍歷Collection時(shí)，如果要在遍歷期間修改或刪除Collection，則最好通過(guò)Iterator來(lái)實(shí)現(xiàn)，否則可能會(huì)發(fā)生“不確定的錯(cuò)誤”。 

附知識(shí)點(diǎn)：  在使用Java集合的時(shí)候，都需要使用 Iterator。但是java集合中還有一個(gè)迭代器ListIterator,在使用 List、ArrayList、LinkedList和 Vector的時(shí)候可以使用；

　　  　　    關(guān)于JAVA中 ListIterator和 Iterator區(qū)別  http://blog.csdn.net/longshengguoji/article/details/41551491

關(guān)于第二點(diǎn)測(cè)試?yán)樱?/p>

package com.designpattern.iterator.jdk_use_iterator;import java.util.ArrayList;import java.util.Collection;import java.util.Iterator;/**
 * 
 * @author Json*/public class IteratorTest1 {    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("張三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        list.add("趙六");        
        //removeItem1(list);        //removeItem2(list);        removeItem3(list);
    }    
    /**
     * 錯(cuò)誤用法1     */
    public static void removeItem1(Collection<String> list){
        Iterator<String> iterator_1 = list.iterator();        while (iterator_1.hasNext()) {
             String str = iterator_1.next();             if("張三".equals(str)){
                 list.remove(str);
             }
        }
        System.out.println(list);
    }    
    /**
     * 錯(cuò)誤用法2     */
    public static void removeItem2(Collection<String> list){        for (String str : list) {            if("張三".equals(str)){
                list.remove(str);
            }
        }
        System.out.println(list);
    }    
    /**
     * 正確用法     */
    public static void removeItem3(Collection<String> list){
        Iterator<String> iterator_3 = list.iterator();        while (iterator_3.hasNext()) {
             String str = iterator_3.next();             if("張三".equals(str)){
                 iterator_3.remove();
             }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

8、總結(jié)

迭代器模式就是分離了集合對(duì)象的遍歷行為，抽象出一個(gè)迭代器類(lèi)來(lái)負(fù)責(zé)，這樣既可以做到不暴露集合的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，又可讓外部代碼透明地訪問(wèn)集合內(nèi)部的數(shù)據(jù)；

迭代器在平時(shí)需要我們自定義設(shè)計(jì)的情景不是很多，但是可能真會(huì)遇到這樣的需求，所以有必要知道它是怎么實(shí)現(xiàn)的；

PS：源碼地址   https://github.com/JsonShare/DesignPattern/tree/master 

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