设计模式@第19章：迭代器模式

Posted 2021-03-17 qq438649499

第19章：迭代器模式

一、看一个具体的需求

编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院， 一个学院有多个系。如图：

传统的设计方案(类图)

? 学校

? 学院

系

三、传统的方式的问题分析

• 将学院看做是学校的子类，系是学院的子类，这样实际上是站在组织大小来进行分层次的

• 实际上我们的要求是 ：在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系， 因此这种方案，==不能很好实现的遍历的操作==

• 解决方案：=> 迭代器模式

四、迭代器模式基本介绍

• 迭代器模式（Iterator Pattern）是常用的设计模式，属于行为型模式

• 如果我们的集合元素是用不同的方式实现的，有数组，还有 java 的集合类，或者还有其他方式，当客户端要遍历这些集合元素的时候就要使用多种遍历方式，而且还会暴露元素的内部结构，可以考虑使用迭代器模式解决。

• 迭代器模式，提供一种遍历集合元素的统一接口，用一致的方法遍历集合元素，不需要知道集合对象的底层表示，即：不暴露其内部的结构。

五、迭代器模式的原理类图

对原理类图的说明-即(迭代器模式的角色及职责)

• Iterator ： 迭代器接口，是系统提供，含义 hasNext, next, remove

• ConcreteIterator : 具体的迭代器类，管理迭代

• Aggregate :一个统一的聚合接口， 将客户端和具体聚合解耦

• ConcreteAggreage : 具体的聚合持有对象集合， 并提供一个方法，返回一个迭代器， 该迭代器可以正确遍历集合

• Client :客户端， 通过 Iterator 和 Aggregate 依赖子类

六、迭代器模式应用实例

• 应用实例要求

编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院， 一个学院有多个系。

• 设计思路分析

  这里假设两个学院存放系方式不同

• 代码实现

iterator 抽象类：是系统的接口

首先是基本实体类：

package com.gjxaiou.iterator;

//?
public class Department {

    private String name;
    private String desc;
    public Department(String name, String desc) {
        super();
        this.name = name;
        this.desc = desc;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getDesc() {
        return desc;
    }
    public void setDesc(String desc) {
        this.desc = desc;
    }
}

具体的迭代器：

package com.gjxaiou.iterator;

import java.util.Iterator;

public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {

    //这里我们需要Department 是以怎样的方式存放=>数组
    Department[] departments;
    int position = 0; //遍历的位置

    public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
        this.departments = departments;
    }

    //判断是否还有下一个元素
    @Override
    public boolean hasNext() {
        if(position >= departments.length || departments[position] == null) {
            return false;
        }else {
            return true;
        }
    }

    @Override
    public Object next() {
        Department department = departments[position];
        position += 1;
        return department;
    }
    
    //删除的方法，默认空实现
    @Override
    public void remove() {
    }
}

//-----------------------------------------------------------------
package com.gjxaiou.iterator;

import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class InfoColleageIterator implements Iterator {

    List<Department> departmentList; // 信息工程学院是以List方式存放系
    int index = -1;//索引

    public InfoColleageIterator(List<Department> departmentList) {
        this.departmentList = departmentList;
    }

    //判断list中还有没有下一个元素
    @Override
    public boolean hasNext() {
        if(index >= departmentList.size() - 1) {
            return false;
        } else {
            index += 1;
            return true;
        }
    }

    @Override
    public Object next() {
        return departmentList.get(index);
    }
    
    //空实现remove
    @Override
    public void remove() {
    }
}

数据接口和实体类

package com.gjxaiou.iterator;

import java.util.Iterator;

public interface College {
    
    public String getName();
    
    //增加系的方法
    public void addDepartment(String name, String desc);
    
    //返回一个迭代器,遍历
    public Iterator  createIterator();
}

//---------------------------------------------------
package com.gjxaiou.iterator;

import java.util.Iterator;

public class ComputerCollege implements College {

    Department[] departments;
    int numOfDepartment = 0 ;// 保存当前数组的对象个数
    
    public ComputerCollege() {
        departments = new Department[5];
        addDepartment("Java专业", " Java专业 ");
        addDepartment("php专业", " PHP专业 ");
        addDepartment("大数据专业", " 大数据专业 ");
    }

    @Override
    public String getName() {
        return "计算机学院";
    }

    @Override
    public void addDepartment(String name, String desc) {
        Department department = new Department(name, desc);
        departments[numOfDepartment] = department;
        numOfDepartment += 1;
    }

    @Override
    public Iterator createIterator() {
        return new ComputerCollegeIterator(departments);
    }
}

//---------------------------------------------------
package com.gjxaiou.iterator;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class InfoCollege implements College {

    List<Department> departmentList;

    public InfoCollege() {
        departmentList = new ArrayList<Department>();
        addDepartment("信息安全专业", " 信息安全专业 ");
        addDepartment("网络安全专业", " 网络安全专业 ");
        addDepartment("服务器安全专业", " 服务器安全专业 ");
    }
    
    @Override
    public String getName() {
        return "信息工程学院";
    }

    @Override
    public void addDepartment(String name, String desc) {
        Department department = new Department(name, desc);
        departmentList.add(department);
    }

    @Override
    public Iterator createIterator() {
        return new InfoColleageIterator(departmentList);
    }
}

输出方法：

package com.gjxaiou.iterator;

import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class OutPutImpl {
    
    //学院集合
    List<College> collegeList;

    public OutPutImpl(List<College> collegeList) {
        
        this.collegeList = collegeList;
    }
    //遍历所有学院,然后调用printDepartment 输出各个学院的系
    public void printCollege() {
        
        //从collegeList 取出所有学院, Java 中的 List 已经实现Iterator
        Iterator<College> iterator = collegeList.iterator();
        
        while(iterator.hasNext()) {
            //取出一个学院
            College college = iterator.next();
            System.out.println("=== "+college.getName() +"=====" );
            printDepartment(college.createIterator()); //得到对应迭代器
        }
    }

    //输出 学院输出 系
    public void printDepartment(Iterator iterator) {
        while(iterator.hasNext()) {
            Department d = (Department)iterator.next();
            System.out.println(d.getName());
        }
    }
}

使用：

package com.gjxaiou.iterator;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建学院
        List<College> collegeList = new ArrayList<College>();
        
        ComputerCollege computerCollege = new ComputerCollege();
        InfoCollege infoCollege = new InfoCollege();
        
        collegeList.add(computerCollege);
        //collegeList.add(infoCollege);
        
        OutPutImpl outPutImpl = new OutPutImpl(collegeList);
        outPutImpl.printCollege();
    }
}

七、迭代器模式在JDK-ArrayList 集合应用的源码分析 P272

• JDK 的 ArrayList 集合中就使用了迭代器模式

• 代码分析+类图+说明

• 对类图的角色分析和说明
  • 内部类 Itr 充当具体实现迭代器 Iterator 的类， 作为 ArrayList 内部类
  • List 就是充当了聚合接口，含有一个 iterator() 方法，返回一个迭代器对象
  • ArrayList 是实现聚合接口 List 的子类，实现了 iterator()
  • Iterator 接口系统提供
  • 迭代器模式解决了 不同集合(ArrayList ,LinkedList) 统一遍历问题

八、迭代器模式的注意事项和细节

• 优点
  • 提供一个统一的方法遍历对象，客户不用再考虑聚合的类型，使用一种方法就可以遍历对象了。
  • 隐藏了聚合的内部结构，客户端要遍历聚合的时候只能取到迭代器，而不会知道聚合的具体组成。
  • 提供了一种设计思想，就是一个类应该只有一个引起变化的原因（叫做单一责任原则）。在聚合类中，我们把迭代器分开，就是要把管理对象集合和遍历对象集合的责任分开，这样一来集合改变的话，只影响到聚合对象。而如果遍历方式改变的话，只影响到了迭代器。
  • 当要展示一组相似对象，或者遍历一组相同对象时使用, 适合使用迭代器模式
• 缺点
  • 每个聚合对象都要一个迭代器，会生成多个迭代器不好管理类