设计模式——迭代器(Iterator)模式

Posted 2021-01-26 hyyq

 

• 概述

　　迭代器模式简单的说（按我目前的理解）就是一个类提供一个对外迭代的接口，方面调用者迭代。这个迭代接口至少包括两个方法：hasNext()--用于判断是否还有下一个，next()--用于取出下一个对象(或值)。而外部使用这个类（取出这个类中的对象或值）时，不用关心这个类存储对象或数据的具体数据结构，即使这个类的存储数据结构临时发生改变，调用者不作任何代码修改仍然可以正常工作。从而实现代码的可重用性和低耦合性。下面以实例说明。

• 实例

 　　假设有两个书架（BookShelf），一个书架用数组Array的形式存放书，另一个书架用ArrayList的形式存放书，两个书架可以存放多本书（Book）的名字，Main方法通过书架取出书名打印出来。

　　传统模式：很容易想到第一个书架通过一个方法返回存放书的数组，另一个书架返回存放书的ArrayList。就像下面这样：

//传统模式：
    public Book[] getBooks(){
        return  books;
    }

 

    //普通模式
    public ArrayList<Book> getBooks(){
        return  books;
    }

　　这样的缺点是什么呢？缺点在于当我们同时获取到这两个书架时，迭代输出的方式就有所不同，因为一个是数组，一个是List，这个很容易想到吧，可能你觉得很简单，但是如果有十个，有几十个用不同的数据结构存储呢，迭代的方式又要改。并且，如果我开始用的数组存放书，后来我又不想用数组而改用List存放呢？那岂不是既要修改存放书的代码的同时又要修改迭代输出的代码？Oh,No..太麻烦了吧。可能你会想自己写的代码，干嘛每个书架存放书的数据结构要不同呢？那如果不是自己写的呢？比如我现在要合并多个餐馆的菜单为一个菜单并输出打印，而这些菜单的存储方式肯定不同，很有可能这几个餐馆的代码都不是同一个人写的。这时候我们再去一个一个循环未免也太麻烦。

　　使用迭代器模式：既然我不同的书架存放书的数据结构不同，那我可以每个书架对外提供一个迭代接口，而每个接口都包含有hasNext方法和Next方法。这时在外部循环迭代输出时，就不用担心每个书架的书是怎样存放的，我只需要能通过Next方法取出书就可以了，就像下面这样：

数组存放：

public class BookShelf {

    private Book[] books;
    private int last = 0;

    public BookShelf(int maxsize) {
        this.books = new Book[maxsize];
    }

    public Book getBookAt(int index){
        return books[index];
    }

    public void appendBook(Book book){
        this.books[last] = book;
        last++;
    }

    public int getLength(){
        return  last;
    }

//    //传统模式：
//    public Book[] getBooks(){
//        return  books;
//    }

    public Iterator iterator() {
//        return new BookShelfIterator(this);
        return  new BookShelfIterator();
    }

    class  BookShelfIterator implements  Iterator{
//        private BookShelf bookShelf; //采用内部类，可以直接调用外部类方法，不用添加引用。
        private int index ;
        public BookShelfIterator() {
//            this.bookShelf=bookShelf;
            this.index = 0;
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            if (index < getLength()){
                return  true;
            }else {
                return  false;
            }
        }
        @Override
        public Object next() {
            Book book  = getBookAt(index);
            index++;
            return book;
        }
    }
}

ArrayList存放：

import java.util.ArrayList;

public class BookShelf1 {

    private ArrayList<Book> books ;//使用ArrayList实现

    public BookShelf1(int maxsize) {
        this.books = new ArrayList<>(maxsize);//初始大小
    }

    public Book getBookAt(int index){
        return  books.get(index);
    }

    public void appendBook(Book book){
        this.books.add(book);
    }

    public int getLength(){
        return  books.size();
    }

    public Iterator iterator() {
        return  new BookShelfIterator();
    }

//    //普通模式
////    public ArrayList<Book> getBooks(){
////        return  books;
////    }

    class  BookShelfIterator implements  Iterator{
        //        private BookShelf bookShelf; //采用内部类，可以直接调用外部类方法，不用添加引用。
        private int index ;
        public BookShelfIterator() {
//            this.bookShelf=bookShelf;
            this.index = 0;
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            if (index < getLength()){
                return  true;
            }else {
                return  false;
            }
        }
        @Override
        public Object next() {
            Book book  = getBookAt(index);
            index++;
            return book;
        }
    }

}

而我们获取这两个书架的书时，只需要调用两个书架的iterator()方法就可以获取到同样的Iterator对象，这个对象中都包含两个相同的方法hasNext（）和Next（），这样我们就很方便的迭代输出了，并且我们不用关心每个书架里面是通过数组还是list存放书的。就像下面这样：

        ArrayList<Iterator> iterList = new ArrayList<>(); //存放Iterator
        BookShelf bookShelf = new BookShelf(4);//实例化第一个书架
        bookShelf.appendBook(new Book("Around the World in 80 Days"));
        bookShelf.appendBook(new Book("Bible"));
        bookShelf.appendBook(new Book("Daddy-Long-Legs"));
        bookShelf.appendBook(new Book("Cinderella"));
        Iterator it  = bookShelf.iterator();
        iterList.add(it);

        BookShelf1 bookShelf1 = new BookShelf1(4);//实例化第二个书架
        bookShelf1.appendBook(new Book("Around the World in 80 Days__"));
        bookShelf1.appendBook(new Book("Bible__"));
        bookShelf1.appendBook(new Book("Daddy-Long-Legs__"));
        bookShelf1.appendBook(new Book("Cinderella__"));
        Iterator it1  = bookShelf1.iterator();
        iterList.add(it1);
        for (int i = 0; i < iterList.size(); i++) {
            Iterator iterator = iterList.get(i);
            while (iterator.hasNext()){
                Book book = (Book) iterator.next();
                System.out.println(book.getName());
            }
        }

• 完整代码

　　请移步：https://github.com/yyc007/DesignPatterns/

• 小结

　　使用迭代器模式，可以帮助我们编写可以复用的类，当这个类发生改变时，不需要对其它的类进行修改或者很小的修改即可应对。就上面的书架例子来说，不管BookShelf如何变化，只要BookShelf返回的Iterator类的实例没有问题（hasNext方法和Next方法都可以正常工作），即使调用方不对迭代输出的While循环做任何修改都可以正常工作。