迭代器模式

迭代器模式(Iterator Pattern)是 Java 和 .Net 编程环境中非常常用的设计模式。

迭代器模式提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素,而又不暴露其内部的表示。

迭代器模式属于行为型模式。

介绍

意图

允许顺序访问一个聚合对象中的元素,同时不暴露对象的内部表示。

主要解决的问题

  • 提供一种统一的方法来遍历不同的聚合对象。

使用场景

  • 当需要遍历一个聚合对象,而又不希望暴露其内部结构时。

实现方式

  • 定义迭代器接口:包含hasNext()next()等方法,用于遍历元素。
  • 创建具体迭代器:实现迭代器接口,定义如何遍历特定的聚合对象。
  • 聚合类:定义一个接口用于返回一个迭代器对象。

关键代码

  • 迭代器接口:规定了遍历元素的方法。
  • 具体迭代器:实现了迭代器接口,包含遍历逻辑。

应用实例

  • Java中的Iterator:Java集合框架中的迭代器用于遍历集合元素。

优点

  1. 支持多种遍历方式:不同的迭代器可以定义不同的遍历方式。
  2. 简化聚合类:聚合类不需要关心遍历逻辑。
  3. 多遍历支持:可以同时对同一个聚合对象进行多次遍历。
  4. 扩展性:增加新的聚合类和迭代器类都很方便,无需修改现有代码。

缺点

  • 系统复杂性:每增加一个聚合类,就需要增加一个对应的迭代器类,增加了类的数量。

使用建议

  • 当需要访问聚合对象内容而不暴露其内部表示时,使用迭代器模式。
  • 当需要为聚合对象提供多种遍历方式时,考虑使用迭代器模式。

注意事项

  • 迭代器模式通过分离集合对象的遍历行为,使得外部代码可以透明地访问集合内部数据,同时不暴露集合的内部结构。

结构

迭代器模式包含以下几个主要角色:

  • 迭代器接口(Iterator):定义了访问和遍历聚合对象中各个元素的方法,通常包括获取下一个元素、判断是否还有元素、获取当前位置等方法。

  • 具体迭代器(Concrete Iterator):实现了迭代器接口,负责对聚合对象进行遍历和访问,同时记录遍历的当前位置。

  • 聚合对象接口(Aggregate):定义了创建迭代器对象的接口,通常包括一个工厂方法用于创建迭代器对象。

  • 具体聚合对象(Concrete Aggregate):实现了聚合对象接口,负责创建具体的迭代器对象,并提供需要遍历的数据。

实现

我们将创建一个叙述导航方法的 Iterator 接口和一个返回迭代器的 Container 接口。实现了 Container 接口的实体类将负责实现 Iterator 接口。

IteratorPatternDemo,我们的演示类使用实体类 NamesRepository 来打印 NamesRepository 中存储为集合的 Names

迭代器模式的 UML 图

步骤 1

创建接口:

Iterator.java

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

Container.java

public interface Container { public Iterator getIterator(); }

步骤 2

创建实现了 Container 接口的实体类。该类有实现了 Iterator 接口的内部类 NameIterator

NameRepository.java

public class NameRepository implements Container { public String[] names = {"Robert" , "John" ,"Julie" , "Lora"}; @Override public Iterator getIterator() { return new NameIterator(); } private class NameIterator implements Iterator { int index; @Override public boolean hasNext() { if(index < names.length){ return true; } return false; } @Override public Object next() { if(this.hasNext()){ return names[index++]; } return null; } } }

步骤 3

使用 NameRepository 来获取迭代器,并打印名字。

IteratorPatternDemo.java

public class IteratorPatternDemo { public static void main(String[] args) { NameRepository namesRepository = new NameRepository(); for(Iterator iter = namesRepository.getIterator(); iter.hasNext();){ String name = (String)iter.next(); System.out.println("Name : " + name); } } }

步骤 4

执行程序,输出结果:

Name : Robert
Name : John
Name : Julie
Name : Lora