设计模式笔记12：迭代器模式（IteratorPattern）

作者：过客松鼠_230 | 来源：互联网 | 2024-12-02 12:56

迭代器模式提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部的标示。其别名为游标(Cursor)。迭代器模式是一种对象行为型模式。

从定义可见，迭代器模式是为容器而生。很明显，对容器对象的访问必然涉及到遍历算法。你可以一股脑的将遍历方法塞到容器对象中去；或者根本不去提供什么遍历算法，让使用容器的人自己去实现去吧。这两种情况好像都能够解决问题。

然而在前一种情况，容器承受了过多的功能，它不仅要负责自己“容器”内的元素维护（添加、删除等等），而且还要提供遍历自身的接口；而且由于遍历状态保存的问题，不能对同一个容器对象同时进行多个遍历。第二种方式倒是省事，却又将容器的内部细节暴露无遗。

二、迭代器的结构

设计模式笔记12：迭代器模式（Iterator Pattern）

1) 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。
2) 具体迭代器角色（Concrete Iterator）：具体迭代器角色要实现迭代器接口，并要记录遍历中的当前位置。
3) 容器角色（Container）：容器角色负责提供创建具体迭代器角色的接口。
4) 具体容器角色（Concrete Container）：具体容器角色实现创建具体迭代器角色的接口——这个具体迭代器角色于该容器的结构相关。

三、迭代器模式分析

聚合是一个管理和组织数据对象的数据结构。

聚合对象主要拥有两个职责：一是存储内部数据；二是遍历内部数据。

存储数据是聚合对象最基本的职责。

将遍历聚合对象中数据的行为提取出来，封装到一个迭代器中，通过专门的迭代器来遍历聚合对象的内部数据，这就是迭代器模式的本质。迭代器模式是“单一职责原则”的完美体现。（迭代器就是将遍历内部数据的功能放在了内部实现）一个类应该只有一个引起变化的原因。根据类设计的开闭原则，我们知道要避免类内的改变，因为修改代码很容易造成许多的错误。如果有一个类具有两个改变的原因，那么这会使得将来该类的变化几率上升，而当它真的改变时，你的设计中同时有两个方面将会受到影响。

在迭代器模式中应用了工厂方法模式，聚合类充当工厂类，而迭代器充当产品类，由于定义了抽象层，系统的扩展性很好，在客户端可以针对抽象聚合类和抽象迭代器进行编程。

由于很多编程语言的类库都已经实现了迭代器模式，因此在实际使用中我们很少自定义迭代器，只需要直接使用Java、C#等语言中已定义好的迭代器即可，迭代器已经成为我们操作聚合对象的基本工具之一。

四、迭代器模式代码示例

代码一

interface MyCollection
{
	MyIterator createIterator();
}
interface MyIterator
{
	void first();
	void next();
	boolean isLast();
	Object currentItem();
}

class NewCollection implements MyCollection
{
   private Object[] obj={"dog","pig","cat","monkey","pig"};
   public MyIterator createIterator()
   {
  	  return new NewIterator();
   }
   private class NewIterator implements MyIterator
   {
   	private int currentIndex=0;
   	
   	public void first()
   	{
   	  	currentIndex=0;
   	}
	public void next()
	{
		if(currentIndex		{
			currentIndex++;
		}
	}
	public void previous()
	{
		if(currentIndex>0)
		{
			currentIndex--;
		}
	}	
	public boolean isLast()
	{
		return currentIndex==obj.length;
	}
	public boolean isFirst()
	{
		return currentIndex==0;
	}
	public Object currentItem()
	{
		return obj[currentIndex];
	}
   }
}

class Client
{
	public static void process(MyCollection collection)
	{
		MyIterator i=collection.createIterator();
		while(!i.isLast())
		{
			System.out.println(i.currentItem().toString());
			i.next();
		}
	}
	public static void main(String a[])
	{
		MyCollection collection=new NewCollection();
		process(collection);
	}
}

代码二、JDK中Iterator

import java.util.*;

public class IteratorDemo
{	
   public static void process(Collection c)
   {
   	  	Iterator i=c.iterator();
		
		while(i.hasNext())
		{
			System.out.println(i.next().toString());
		}
   }

	public static void main(String args[])
	{
		Collection list=new HashSet();
		list.add("Cat");
		list.add("Dog");
		list.add("Pig");
		list.add("Dog");
		list.add("Monkey");
		
		process(list);
	}
}

代码三、

public interface TVIterator
{
	void setChannel(int i);
	void next();
	void previous();
	boolean isLast();
	Object currentChannel();
    boolean isFirst();
}

public interface Television
{
	TVIterator createIterator();
}

public class TCLTelevision implements Television
{
	private Object[] obj={"湖南卫视","北京卫视","上海卫视","湖北卫视","黑龙江卫视"};
	public TVIterator createIterator()
	{
		return new TCLIterator();
	}
   
	class TCLIterator implements TVIterator
	{
	   	private int currentIndex=0;
	   	 	
		public void next()
		{
			if(currentIndex			{
				currentIndex++;
			}
		}
		
		public void previous()
		{
			if(currentIndex>0)
			{
				currentIndex--;
			}
		}	
		
		public void setChannel(int i)
		{
			currentIndex=i;
		}
		
		
		public Object currentChannel()
		{
			return obj[currentIndex];
		}
		
		public boolean isLast()
		{
			return currentIndex==obj.length;
		}
	
		public boolean isFirst()
		{
			return currentIndex==0;
		}
	}
}

public class SkyworthTelevision implements Television
{
	private Object[] obj={"CCTV-1","CCTV-2","CCTV-3","CCTV-4","CCTV-5","CCTV-6","CCTV-7","CCTV-8"};
	public TVIterator createIterator()
	{
		return new SkyworthIterator();
	}

	private class SkyworthIterator implements TVIterator
	{
	   	private int currentIndex=0;
	   	 	
		public void next()
		{
			if(currentIndex			{
				currentIndex++;
			}
		}
		
		public void previous()
		{
			if(currentIndex>0)
			{
				currentIndex--;
			}
		}	
		
		public void setChannel(int i)
		{
			currentIndex=i;
		}
		
		
		public Object currentChannel()
		{
			return obj[currentIndex];
		}
		
		public boolean isLast()
		{
			return currentIndex==obj.length;
		}
		
		public boolean isFirst()
		{
			return currentIndex==0;
		}
	}
}

import javax.xml.parsers.*;
import org.w3c.dom.*;
import org.xml.sax.SAXException;
import java.io.*;
public class XMLUtil
{
//该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名，并返回一个实例对象
	public static Object getBean()
	{
		try
		{
			//创建文档对象
			DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
			DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
			Document doc;							
			doc = builder.parse(new File("config.xml")); 
		
			//获取包含类名的文本节点
			NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
            Node classNode=nl.item(0).getFirstChild();
            String cName=classNode.getNodeValue();
            
            //通过类名生成实例对象并将其返回
            Class c=Class.forName(cName);
	  	    Object obj=c.newInstance();
            return obj;
           }   
           	catch(Exception e)
           	{
           		e.printStackTrace();
           		return null;
           	}
		}
}



	SkyworthTelevision

public class Client
{
	public static void display(Television tv)
	{
		TVIterator i=tv.createIterator();
		System.out.println("电视机频道：");
		while(!i.isLast())
		{
			System.out.println(i.currentChannel().toString());
			i.next();
		}
	}
	
	public static void reverseDisplay(Television tv)
	{
		TVIterator i=tv.createIterator();
		i.setChannel(5);
		System.out.println("逆向遍历电视机频道：");
		while(!i.isFirst())
		{
			i.previous();
			System.out.println(i.currentChannel().toString());
		}
	}
	
	public static void main(String a[])
	{
		Television tv;
		tv=(Television)XMLUtil.getBean();
		display(tv);
		System.out.println("--------------------------");
		reverseDisplay(tv);
	}
}

五、Java迭代器
在JDK中，Iterator接口具有如下3个基本方法：

(1) Object next()：通过反复调用next()方法可以逐个访问聚合中的元素。

(2) boolean hasNext()：hasNext()方法用于判断聚合对象中是否还存在下一个元素，为了不抛出异常，必须在调用next()之前先调用hasNext()。如果迭代对象仍然拥有可供访问的元素，那么hasNext()返回true。

(3) void remove()：用于删除上次调用next()时所返回的元素。

Java迭代器可以理解为它工作在聚合对象的各个元素之间，每调用一次next()方法，迭代器便越过下个元素，并且返回它刚越过的那个元素的地址引用。但是，它也有一些限制，如某些迭代器只能单向移动。在使用迭代器时，访问某个元素的唯一方法就是调用next()。

六、迭代器模式优缺点
迭代器模式的优点

它支持以不同的方式遍历一个聚合对象。

迭代器简化了聚合类。

在同一个聚合上可以有多个遍历。

在迭代器模式中，增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码，满足“开闭原则”的要求。

迭代器模式的缺点

由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离，增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类，类的个数成对增加，这在一定程度上增加了系统的复杂性。

七、迭代器模式适用环境
在以下情况下可以使用迭代器模式：

访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。

需要为聚合对象提供多种遍历方式。

为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口。

八、迭代器模式应用

JDK 1.2 引入了新的Java聚合框架Collections。

Collection是所有Java聚合类的根接口。

在JDK类库中，Collection的iterator()方法返回一个java.util.Iterator类型的对象，而其子接口java.util.List的listIterator()方法返回一个java.util.ListIterator类型的对象，ListIterator是Iterator的子类。它们构成了Java语言对迭代器模式的支持，Java语言的java.util.Iterator接口就是迭代器模式的应用。

Iterator ^{_{(recognizeable
by behavioral methods sequentially returning instances of a different type
from a queue)}}

All implementations of java.util.Iterator (thus
among others also java.util.Scanner!).

All implementations of java.util.Enumeration

九、参考资料

《设计模式》刘伟主编清华大学出版社

《Head First 设计模式》

http://***.com/questions/1673841/examples-of-gof-design-patterns

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