一天一个设计模式——迭代器模式

Posted 2022-02-01 zheng-hong-bo

一、模式说明

迭代操作在程序开发中很常见：在数据集合中按顺序便利所有元素（例如：遍历一个数组中的所有元素），将遍历时使用的索引（如访问数组循环变量i）抽象化、通用化后形成的模式就是迭代器模式。

核心的迭代器一般包含两个方法：hasNext()和next()方法，前一个方法用于判断集合中是否还存在下一个需要迭代的元素，返回值类型是Bool类型；next()方法用于返回集合中一个元素，并且将迭代器移动到下一个元素。

该模式的UML图和示例代码UML图如下：

 

 

迭代模式的UML很简单，包含两个接口：Aggregate接口和Iterator接口，对应ConcreteAggregate角色和ConcreteIterator角色。

• Aggregate接口包含一个iterator方法，该方法返回一个iterator迭代器。
• Iterator接口包含hasNext()和next()两个方法。

上图中，设计两个接口，而没有只使用一个Iterator接口，原因在于我们需要将“遍历功能”独立于ConcreteAggregate角色之外，这样就可以针对一个ConcreteAggregate角色编写多种不同的ConcreteIterator角色（从前向后遍历、从后向前遍历previous、跳跃遍历）。

二、模式中的角色：

• Iterator：迭代器角色：定义访问和遍历元素的接口；
• Aggregate：集合角色：定义创建Iterator迭代器的接口；
• ConcreteIterator：迭代器实现类；
• ConcreteAggretator：具体聚合实现累；

三、模式代码示例：

（代码分为两个包，patterndesign包用于设计模式的代码实现，patterndemostrate用于模式代码的使用实例说明）

代码结构：

模式相关代码：

Aggregrate接口：

package com.designpattern.cn.iteratorpattern.patterndesign;

public interface Aggregate 
    public abstract Iterator iterator();

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Iterator接口：

package com.designpattern.cn.iteratorpattern.patterndesign;

public interface Iterator 
    public abstract boolean hasNext();
    public abstract Object next();

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模式实现演示：

Book书籍类：

package com.designpattern.cn.iteratorpattern.patterndemostrate;

public class Book 
    private String name;

    public Book(String name)
        this.name = name;
    

    public String getName() 
        return name;
    

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BookShelf书架类（类似模拟一个集合类）：

package com.designpattern.cn.iteratorpattern.patterndemostrate;

import com.designpattern.cn.iteratorpattern.patterndesign.Aggregate;
import com.designpattern.cn.iteratorpattern.patterndesign.Iterator;

public class BookShelf implements Aggregate 

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

    public BookShelf(int size)
        this.books = new Book[size];
    

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

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

    public int getLength()
        return last;
    

    @Override
    public Iterator iterator() 
        return new BookShelfIterator(this);
    

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迭代器类（实现了书架类（模拟集合）中元素的迭代）：

package com.designpattern.cn.iteratorpattern.patterndemostrate;

import com.designpattern.cn.iteratorpattern.patterndesign.Iterator;

public class BookShelfIterator implements Iterator 
    private BookShelf bookShelf;
    private int index;

    public BookShelfIterator(BookShelf bookShelf)
        this.bookShelf = bookShelf;
        this.index = 0;
    

    public boolean hasNext()
        return index < bookShelf.getLength();
    

    public Object next()
        Book book = bookShelf.getBookAt(index);
        index++;
        return book;
    

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运行结果：

 

四、相关的模式

• Visitor模式（访问者模式）：迭代模式仅仅遍历取出元素，并没有做任何处理，如果遍历元素的同时对每个元素做相同的处理，则这种模式是visitor模式（访问者模式）；
• Factory Method模式（工厂方法模式）：在iterator方法中生成Iterator实例时可能采用到工厂方法模式；

 

 

此随笔参照中国工信出版集团，人民邮电出版社的《图解设计模式》梳理。