设计模式-迭代器模式

迭代器模式是数据访问遍历的一种行为模式。java中List、Set、Map 等都包含了迭代器。迭代器提供一个对象来顺序访问聚合对象中的一系列数据,而不暴露聚合对象的内部表示。迭代器模式的优点:

  • 无须暴露聚合对象的内部表示
  • 遍历任务交由迭代器完成,简化聚合类
  • 遍历的方式可扩展

模式结构

迭代器模式主要包含以下角色。

  1. 抽象聚合(Aggregate)角色:定义存储、添加、删除聚合对象以及创建迭代器对象的接口。
  2. 具体聚合(ConcreteAggregate)角色:实现抽象聚合类,返回一个具体迭代器的实例。
  3. 抽象迭代器(Iterator)角色:定义访问和遍历聚合元素的接口,通常包含 hasNext()、first()、next() 等方法。
  4. 具体迭代器(Concretelterator)角色:实现抽象迭代器接口中所定义的方法,完成对聚合对象的遍历,记录遍历的当前位置。

源码导读

集合类的迭代器我们没少用,我们来看看它的相关源码吧,以 ArrayList 为例,它就是一个collection的具体聚合,其方法 iterator() 便是获取迭代器的方法:

public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
}

z这个 Itr 是它的内部类:

 private class Itr implements Iterator<E> {
        int cursor;       // index of next element to return
        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
        int expectedModCount = modCount;

        public boolean hasNext() {
            return cursor != size;
        }

        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            checkForComodification();
            int i = cursor;
            if (i >= size)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i + 1;
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }
    
    // 部分源码省略
    }    

它的私有内部类实现了 Iterator 接口:

public interface Iterator<E> {
    
    boolean hasNext();

   
    E next();

   
    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }

   
    default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        while (hasNext())
            action.accept(next());
    }
}

这就是一个迭代器的抽象接口。定义了对聚合对象的访问方法。

这里说一下设计亮点 Itr ,它是个私有的内部类;这样做的好处是做到了足够的约束,避免使用者去以不合理的方式创建迭代器,并且可以自由的访问外部类的私有属性, 这样的设计方式同样适合建造者模式。

我们简单分析下 Itr 对外部类属性的遍历 它的三个属性值标记遍历的相关信息。

    int cursor;       // index of next element to return
    int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
    int expectedModCount = modCount;

我们看 Itr.next() 方法,Object[] elementData = ArrayList.this.elementData 就是获取外部类对象的数据,这个elementData 就是实际存储我们数据的对象,所以说ArrayList的底层是数组;这里有个有意思的冷知识 transient 关机键,在 ArrayList 中 它属性是这样定义的:

transient Object[] elementData

这个关键字修饰的属性,在序列化对象的时候,这个属性不会被序列化,这么做的原因感兴趣的可以自行百度,这里不做太多分析。

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