java/android设计模式-行为设计模式之迭代器模式

迭代器模式是一个比较古老的模式,最常见效的是集合里的迭代器(Iterator),肯定都不会陌生。迭代器模式,提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各种元素,而又不暴露该对象的内部表示。

迭代器的角色构成

  • 迭代器角色(Iterator):负责定义访问和遍历元素的接口。
  • 具体迭代器角色(ConcreteItertor):实现迭代器接口,并要记录遍历中的当前位置。
  • 容器角色(Container):负责提供创建具体迭代器角色的接口。
  • 具体容器角色(Concrete Container):实现创建具体迭代器角色的接口, 这个具体迭代器角色与该容器的结构相关。

迭代器类图

迭代器模式类图

实现代码

public interface Iterator<T> {
   boolean hasNext();
   T next();
}

public class ConcreteIterator<T> implements Iterator<T> {
    private List<T> list;
    private int cursor = 0;

    public ConcreteIterator(List<T> list) {
        this.list = list;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return cursor != list.size();
    }

    @Override
    public T next() {
        T obj = null;
        if (this.hasNext()) {
            obj = this.list.get(cursor++);
        }
        return obj;
    }
}

容器类:

public interface Container<T> {
    void add(T obj);
    void remove(T obj);
    Iterator<T> iterator();
}
public class ConcreteContainer<T> implements Container<T> {
    private List<T> list = new ArrayList<>();

    @Override
    public void add(T obj) {
        list.add(obj);
    }

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

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

测试代码:

public class Client {
    public static void main(String args[]) {
        Container<String> container = new ConcreteContainer();
        container.add("my name");
        container.add(" is ");
        container.add("****");
        Iterator<String> iterator = container.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.print(iterator.next());
        }
    }
}

运行结果:

my name is ****

在java源码中常见的就是集合的迭代器,在Iterator与fast-fail机制中对ArrayList中迭代器源码进行了分析。ArrayList中是使用内部类来实现的迭代器模式。除了在集合中,还有在数据库查询中Cursor 也是一个迭代器。

迭代器模式的优缺点与适用场景

优点:

  • 它支持以不同的方式遍历一个聚合对象,在同一个聚合对象上可以定义多种遍历方式。在迭代器模式中只需要用一个不同的迭代器来替换原有迭代器即可改变遍历算法,我们也可以自己定义迭代器的子类以支持新的遍历方式。
  • 迭代器简化了聚合类。由于引入了迭代器,在原有的聚合对象中不需要再自行提供数据遍历等方法,这样可以简化聚合类的设计。
  • 在迭代器模式中,由于引入了抽象层,增加新的聚合类和迭代器类都很方便,无须修改原有代码,满足“开闭原则”的要求。
    ** 缺点:**
  • 由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离,增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类,类的个数成对增加,这在一定程度上增加了系统的复杂性。
  • 抽象迭代器的设计难度较大,需要充分考虑到系统将来的扩展,例如JDK内置迭代器Iterator就无法实现逆向遍历,如果需要实现逆向遍历,只能通过其子类ListIterator等来实现,而ListIterator迭代器无法用于操作Set类型的聚合对象。在自定义迭代器时,创建一个考虑全面的抽象迭代器并不是件很容易的事情。
    适用场景:
  • 访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。将聚合对象的访问与内部数据的存储分离,使得访问聚合对象时无须了解其内部实现细节。
  • 需要为一个聚合对象提供多种遍历方式。
  • 为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口,在该接口的实现类中为不同的聚合结构提供不同的遍历方式,而客户端可以一致性地操作该接口。
    但是,由于容器与迭代器的关系太密切了,所以大多数语言在实现容器的时候都给提供了迭代器,并且这些语言提供容器和迭代器在绝大多数情况下就可以满足我们的需要,所以现在需要我们自己去实践迭代器的场景还是比较少的,一般来说只需要使用语言中已有的容器和迭代器就可以了。

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