C#设计模式-迭代器模式

Posted 2020-08-23 ☜Napoléon☞

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C#设计模式-迭代器模式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、迭代器（Iterator）模式

迭代器是针对集合对象而生的，对于集合对象而言，必然涉及到集合元素的添加删除操作，同时也肯定支持遍历集合元素的操作，我们此时可以把遍历操作也放在集合对象中，但这样的话，集合对象就承担太多的责任了，面向对象设计原则中有一条是单一职责原则，所以我们要尽可能地分离这些职责，用不同的类去承担不同的职责。迭代器模式就是用迭代器类来承担遍历集合元素的职责。

迭代器模式提供了一种方法顺序访问一个聚合对象（理解为集合对象）中各个元素，而又无需暴露该对象的内部表示，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明地访问集合内部的数据。

二、迭代器模式的结构

既然，迭代器模式承担了遍历集合对象的职责，则该模式自然存在2个类，一个是聚合类，一个是迭代器类。在面向对象涉及原则中还有一条是针对接口编程，所以，在迭代器模式中，抽象了2个接口，一个是聚合接口，另一个是迭代器接口，这样迭代器模式中就四个角色了，具体的类图如下所示：

从上图可以看出，迭代器模式由以下角色组成：

迭代器角色（Iterator）：迭代器角色负责定义访问和遍历元素的接口
具体迭代器角色（Concrete Iteraror）：具体迭代器角色实现了迭代器接口，并需要记录遍历中的当前位置。
聚合角色（Aggregate）：聚合角色负责定义获得迭代器角色的接口
具体聚合角色（Concrete Aggregate）：具体聚合角色实现聚合角色接口。

三、迭代器模式的实现

// 抽象聚合类

using System;

public interface IListCollection
{
    Iterator GetIterator();
}

// 迭代器抽象类
public interface Iterator
{
    bool MoveNext();
    Object GetCurrent();
    void Next();
    void Reset();
}

// 具体聚合类
public class ConcreteList : IListCollection
{
    readonly int[] _collection;
    public ConcreteList()
    {
        _collection = new int[] { 2, 4, 6, 8 };
    }

    public Iterator GetIterator()
    {
        return new ConcreteIterator(this);
    }

    public int Length
    {
        get { return _collection.Length; }
    }

    public int GetElement(int index)
    {
        return _collection[index];
    }
}

// 具体迭代器类
public class ConcreteIterator : Iterator
{
    // 迭代器要集合对象进行遍历操作，自然就需要引用集合对象
    private readonly ConcreteList _list;
    private int _index;

    public ConcreteIterator(ConcreteList list)
    {
        _list = list;
        _index = 0;
    }


    public bool MoveNext()
    {
        if (_index < _list.Length)
        {
            return true;
        }
        return false;
    }

    public Object GetCurrent()
    {
        return _list.GetElement(_index);
    }

    public void Reset()
    {
        _index = 0;
    }

    public void Next()
    {
        if (_index < _list.Length)
        {
            _index++;
        }

    }
}

// 客户端
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IListCollection list = new ConcreteList();
        Iterator iterator = list.GetIterator();

        while (iterator.MoveNext())
        {
            var i = (int)iterator.GetCurrent();
            Console.WriteLine(i.ToString());
            iterator.Next();
        }

        Console.Read();
    }
}

自然，上面代码的运行结果也是对集合每个元素的输出，具体运行结果如下所示：

四、 .NET中迭代器模式的应用

在.NET下，迭代器模式中的聚集接口和迭代器接口都已经存在了，其中IEnumerator接口扮演的就是迭代器角色，IEnumberable接口则扮演的就是抽象聚集的角色，只有一个GetEnumerator()方法，关于这两个接口的定义可以自行参考MSDN。在.NET 1.0中，.NET 类库中很多集合都已经实现了迭代器模式，大家可以用反编译工具Reflector来查看下mscorlib程序集下的System.Collections命名空间下的类，这里给出ArrayList的定义代码，具体实现代码可以自行用反编译工具查看，具体代码如下所示：

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;

public class ArrayList : IList, ICollection, IEnumerable, ICloneable
{
    // Fields
    private const int DefaultCapacity = 4;
    private object[] _items;
    private int _size;
    [NonSerialized]
    private object _syncRoot;
    private int _version;

    public ArrayList(object[] items, int size, object syncRoot, int version)
    {
        _items = items;
        _size = size;
        _syncRoot = syncRoot;
        _version = version;
    }

    public virtual IEnumerator GetEnumerator();
    public virtual IEnumerator<> GetEnumerator(int index, int count);

    // Properties
    public virtual int Capacity { get; set; }
    public virtual int Count { get; }
    ..............// 更多代码请自行用反编译工具Reflector查看
}