递归迭代和分治：迭代器模式

Posted 2021-08-28 纵横千里，捭阖四方

​在23中设计模式中有一个迭代器模式，我们可能关注的并不多，但是笔者曾经两次遇到过与之相关的任务。

1.我的经历

一次是在一个短视频的任务中遇到这样的场景：需要对视频片进行转码优化，主要意思是对视频片进行多次转码，每次都看码率是否满足要求，如果满足就退出，如果不满足就根据上一轮的转码参数对视频再一次转码。三次之后还不满足，就使用恒定码率将视频强行转到目标码率之下。画图就是这样子：

这么看过程不算特别复杂是不，但是每一步都是一个完整的视频转码过程，涉及的参数特别多，执行转码的调用链路也特别长，而且前后两次之间还有参数依赖，更郁闷的是每次转码执行的逻辑还不一样。所以在我花了一周写了一堆垃圾代码之后，老大看不下去了，亲手使用迭代器模式重构了一遍。重构后的结果就是上面的流向过程交给TranscodeIterator完成，而下面的每个框都是一个类，负责执行本次任务的具体执行过程，而参数也由迭代器来管理。这就实现了整体流程与每个具体过程的分离。这第一次让我见识到迭代器的牛叉。

第二次是做一个交易系统的结算模块，也是需要根据不同的状态执行不同的操作，分析之后我发现和上面的逻辑几乎一致，所以想自己写一套，此时同时给我推荐了一个Spring的开源框架SpringStatemachine，Spring社区专门开源的一个状态机软件。这个软件的使用稍微有些复杂，但是配置好之后，你只需要在一个config类中配置好上面的流程与转移过程。然后具体的类只需要考虑当前场景下怎么处理就行了，业务流程与每个具体的操作也是分离的，非常方便。

而上面两个工作其实都是在使用迭代器模式。

迭代器模式提供一种方法访问一个容器对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部细节，是行为型模式的一种。

基本类图结构是这样的：

如果要问java中使用最多的一种模式，答案不是单例模式，也不是工厂模式，更不是策略模式，而是迭代器模式，因为前面说了很多重要的基础数据结构如ArrayList、Set、Map等都使用了，foreach也用了，只是我们浑然不知。

2.迭代器模式的结构

• 抽象容器：一般是一个接口，提供一个iterator()方法，例如java中的Collection接口，List接口，Set接口等。

• 具体容器：就是抽象容器的具体实现类，比如List接口的有序列表实现ArrayList，List接口的链表实现LinkList，Set接口的哈希列表的实现HashSet等。

• 抽象迭代器：定义遍历元素所需要的方法，一般来说会有这么三个方法：取得第一个元素的方法first()，取得下一个元素的方法next()，判断是否遍历结束的方法isDone()（或者叫hasNext()），移出当前对象的方法remove(),

• 迭代器实现：实现迭代器接口中定义的方法，完成集合的迭代。

我们看一段基本的代码：

interface Iterator {  public Object next();  public boolean hasNext();}class ConcreteIterator implements Iterator{  private List list = new ArrayList();  private int cursor =0;  public ConcreteIterator(List list){    this.list = list;  }  public boolean hasNext() {    if(cursor==list.size()){      return false;    }    return true;  }  public Object next() {    Object obj = null;    if(this.hasNext()){      obj = this.list.get(cursor++);    }    return obj;  }}interface Aggregate {  public void add(Object obj);  public void remove(Object obj);  public Iterator iterator();}class ConcreteAggregate implements Aggregate {  private List list = new ArrayList();  public void add(Object obj) {    list.add(obj);  }   public Iterator iterator() {    return new ConcreteIterator(list);  }   public void remove(Object obj) {    list.remove(obj);  }}public class Client {  public static void main(String[] args){    Aggregate ag = new ConcreteAggregate();    ag.add("小明");    ag.add("小红");    ag.add("小刚");    Iterator it = ag.iterator();    while(it.hasNext()){      String str = (String)it.next();      System.out.println(str);    }  }}

  上面的代码中，Aggregate是容器类接口，大家可以想象一下Collection，List，Set等，Aggregate就是他们的简化版，容器类接口中主要有三个方法：添加对象方法add、删除对象方法remove、取得迭代器方法iterator。Iterator是迭代器接口，主要有两个方法：取得迭代对象方法next，判断是否迭代完成方法hasNext，大家可以对比java.util.List和java.util.Iterator两个接口自行思考。

3.迭代器模式的优缺点

 迭代器模式的优点有：

简化了遍历方式，对于对象集合的遍历，还是比较麻烦的，对于数组或者有序列表，我们尚可以通过游标来取得，但用户需要在对集合了解很清楚的前提下，自行遍历对象，但是对于hash表来说，用户遍历起来就比较麻烦了。而引入了迭代器方法后，用户用起来就简单的多了。

可以提供多种遍历方式，比如说对有序列表，我们可以根据需要提供正序遍历，倒序遍历两种迭代器，用户用起来只需要得到我们实现好的迭代器，就可以方便的对集合进行遍历了。

封装性良好，用户只需要得到迭代器就可以遍历，而对于遍历算法则不用去关心。

迭代器模式的缺点：

对于比较简单的遍历（像数组或者有序列表），使用迭代器方式遍历较为繁琐，大家可能都有感觉，像ArrayList，我们宁可愿意使用for循环和get方法来遍历集合。

4.迭代器模式的适用场景

       迭代器模式是与集合共生共死的，一般来说，我们只要实现一个集合，就需要同时提供这个集合的迭代器，就像java中的Collection，List、Set、Map等，这些集合都有自己的迭代器。假如我们要实现一个这样的新的容器，当然也需要引入迭代器模式，给我们的容器实现一个迭代器。

       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，并且这些语言提供的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模式的场景还是比较少见的，我们只需要使用语言中已有的容器和迭代器就可以了。