java 中迭代器的使用方法詳解
java 中迭代器的使用方法詳解
前言:
迭代器模式將一個(gè)集合給封裝起來(lái),主要是為用戶(hù)提供了一種遍歷其內(nèi)部元素的方式。迭代器模式有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):①提供給用戶(hù)一個(gè)遍歷的方式,而沒(méi)有暴露其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié);②把元素之間游走的責(zé)任交給迭代器,而不是聚合對(duì)象,實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)與聚合對(duì)象之間的解耦。
迭代器模式主要是通過(guò)Iterator接口來(lái)管理一個(gè)聚合對(duì)象的,而用戶(hù)使用的時(shí)候只需要拿到一個(gè)Iterator類(lèi)型的對(duì)象即可完成對(duì)該聚合對(duì)象的遍歷。這里的聚合對(duì)象一般是指ArrayList,LinkedList和底層實(shí)現(xiàn)為數(shù)組等擁有一組相同或相似特性的對(duì)象。通過(guò)迭代器模式對(duì)聚合對(duì)象的遍歷主要是通過(guò)Iterator接口的next(),hasNext()方法進(jìn)行的,這里next()方法將返回當(dāng)前遍歷點(diǎn)的元素值,而hasNext()方法則表征當(dāng)前遍歷點(diǎn)之后還有沒(méi)有元素。Iterator接口中還有一個(gè)remove()方法,該方法將移除當(dāng)前遍歷點(diǎn)的元素。在一般情況下不需要使用該方法,一些特殊的情況可以調(diào)用該方法,如果當(dāng)前聚合對(duì)象的遍歷不支持該操作,那么可以在該方法中跑出UnSupportedOperationException。
這里我們以如下例子來(lái)對(duì)迭代器模式進(jìn)行說(shuō)明?,F(xiàn)有兩個(gè)餐廳的兩套菜單,一套菜單是使用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的,而另外一套菜單是使用ArrayList實(shí)現(xiàn)的?,F(xiàn)在由于兩個(gè)餐廳的合并而需要將兩套菜單進(jìn)行整合,由于雙方的廚師都已經(jīng)習(xí)慣了各自的菜單組裝方式,因而都希望各自繼續(xù)維護(hù)各自的菜單樣式。但是,對(duì)于服務(wù)員來(lái)說(shuō),其為顧客提供菜單的時(shí)候則必須根據(jù)兩套菜單進(jìn)行兩種不同方式的處理,這必然會(huì)增加服務(wù)員的工作難度,而且,如果后期有新的餐廳合并進(jìn)來(lái),比如其使用的菜單種類(lèi)為HashMap,那么服務(wù)員將又會(huì)維護(hù)這一套菜單,這也不利于擴(kuò)展。根據(jù)服務(wù)員的需求,其需要的是一個(gè)菜單列表,如果其面向的是各個(gè)不同的菜單類(lèi),那么勢(shì)必會(huì)增加其工作難度,并且各個(gè)不同的菜單類(lèi)中所提供的方法也不一定是服務(wù)員所需要的,因而,根據(jù)服務(wù)員的需求,這里需要制定一個(gè)菜單的規(guī)范,以實(shí)現(xiàn)服務(wù)員能夠按照同一種方式對(duì)其進(jìn)行遍歷。這里就可以使用到迭代器模式,服務(wù)員只需要面向迭代器接口進(jìn)行遍歷,而各個(gè)廚師所擁有的菜單只需要實(shí)現(xiàn)該迭代器即可,其依然可以按照各自的方式維護(hù)其菜單項(xiàng)。這樣就實(shí)現(xiàn)了不同的菜單與服務(wù)員的解耦。以下是使用迭代器模式解決該問(wèn)題的具體代碼。
菜單接口(主要包含創(chuàng)建迭代器的方法):
public interface Menu<T> {
Iterator<T> createIterator();
}
菜單項(xiàng):
public class MenuItem {
private String name;
private String description;
private boolean vegetarian;
private double price;
public MenuItem(String name, String description, boolean vegetarian, double price) {
this.name = name;
this.description = description;
this.vegetarian = vegetarian;
this.price = price;
}
public String getName() {
return name;
}
public String getDescription() {
return description;
}
public boolean isVegetarian() {
return vegetarian;
}
public double getPrice() {
return price;
}
}
菜單類(lèi)(菜單項(xiàng)的組裝方式):
public class DinerMenu implements Menu<MenuItem> {
private static final int MAX_ITEMS = 6;
private int numberOfItems = 0;
private MenuItem[] menuItems;
public DinerMenu() {
menuItems = new MenuItem[MAX_ITEMS];
addItem("Vegetarian BLT", "(Fakin') Bacon with lettuce & tomato on whole wheat", true, 2.99);
addItem("BLT", "Bacon with lettuce & tomato on whole wheat", false, 2.99);
addItem("Soup of the day", "Soup of the day, with a side of potato salad", false, 3.29);
addItem("Hotdog", "A hot dog, with saurkraut, relish, onions, topped with cheese", false, 3.05);
}
public void addItem(String name, String description, boolean vegetarian, double price) {
MenuItem menuItem = new MenuItem(name, description, vegetarian, price);
if (numberOfItems >= MAX_ITEMS) {
System.out.println("Sorry, menu is full, Can't add item to menu");
} else {
menuItems[numberOfItems] = menuItem;
numberOfItems++;
}
}
@Deprecated
public MenuItem[] getMenuItems() {
return menuItems;
}
public Iterator<MenuItem> createIterator() {
return new DinerMenuIterator(menuItems);
}
}
public class PancakeHouseMenu implements Menu<MenuItem> {
private ArrayList<MenuItem> menuItems;
public PancakeHouseMenu() {
menuItems = new ArrayList<>();
addItem("K&B's Pancake Breakfast", "Pancakes with scrambled eggs, and toast", true, 2.99);
addItem("Regular Pancake Breakfast", "Pancakes with fried eggs, sausage", false, 2.99);
addItem("Blueberry Pancakes", "Pancakes made with fresh blueberries", true, 3.49);
addItem("Waffles", "Waffles, with your choice of blueberries or strawberries", true, 3.49);
}
public void addItem(String name, String description, boolean vegetarian, double price) {
MenuItem menuItem = new MenuItem(name, description, vegetarian, price);
menuItems.add(menuItem);
}
@Deprecated
public ArrayList<MenuItem> getMenuItems() {
return menuItems;
}
public Iterator<MenuItem> createIterator() {
return menuItems.iterator();
}
}
迭代器接口:
public interface Iterator<T> {
boolean hasNext();
T next();
}
迭代器類(lèi):
public class DinerMenuIterator implements Iterator<MenuItem> {
private MenuItem[] items;
private int position = 0;
public DinerMenuIterator(MenuItem[] items) {
this.items = items;
}
@Override
public boolean hasNext() {
return position < items.length && items[position] != null;
}
@Override
public MenuItem next() {
return items[position++];
}
@Override
public void remove() {
if (position <= 0) {
throw new IllegalStateException("You can't remove an item until you've done at least one next()");
}
if (items[position - 1] != null) {
for (int i = position - 1; i < items.length - 1; i++) {
items[i] = items[i + 1];
}
items[items.length - 1] = null;
}
}
}
public class PancakeHouseIterator implements Iterator<MenuItem> {
private ArrayList<MenuItem> items;
private int position = 0;
public PancakeHouseIterator(ArrayList<MenuItem> items) {
this.items = items;
}
@Override
public boolean hasNext() {
return position < items.size();
}
@Override
public MenuItem next() {
return items.get(position++);
}
}
服務(wù)員類(lèi):
public class Waitress {
private Menu<MenuItem> pancakeHouseMenu;
private Menu<MenuItem> dinerMenu;
public Waitress(Menu<MenuItem> pancakeHouseMenu, Menu<MenuItem> dinerMenu) {
this.pancakeHouseMenu = pancakeHouseMenu;
this.dinerMenu = dinerMenu;
}
public void printMenu() {
Iterator<MenuItem> pancakeIterator = pancakeHouseMenu.createIterator();
Iterator<MenuItem> dinerIterator = dinerMenu.createIterator();
System.out.println("MENU\n----\nBREAKFAST");
printMenu(pancakeIterator);
System.out.println("\nLUNCH");
printMenu(dinerIterator);
}
private void printMenu(Iterator<MenuItem> iterator) {
while (iterator.hasNext()) {
MenuItem menuItem = iterator.next();
System.out.print(menuItem.getName() + ", ");
System.out.print(menuItem.getPrice() + " -- ");
System.out.println(menuItem.getDescription());
}
}
}
從上面的代碼可以看出,服務(wù)員并沒(méi)有針對(duì)具體的菜單進(jìn)行編程,而是依賴(lài)于一個(gè)創(chuàng)建菜單迭代器的Menu接口和一個(gè)迭代器接口Iterator來(lái)進(jìn)行編程的,服務(wù)員并不需要知道所傳過(guò)來(lái)的是何種組裝方式的菜單,而只需要使用實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)接口的菜單對(duì)象進(jìn)行遍歷即可,這就達(dá)到了將變化的依賴(lài)于多態(tài)而實(shí)現(xiàn)接口,將不變的依賴(lài)于接口的目的,從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)員與菜單組裝方式的分離。
迭代器模式在Java類(lèi)庫(kù)的集合中隨處可見(jiàn),這里使用的Menu就相當(dāng)于Java類(lèi)庫(kù)中的Iterable接口,其作用是創(chuàng)建一個(gè)迭代器對(duì)象,而Iterator接口和Java類(lèi)庫(kù)的Iterator接口基本一致。這里需要說(shuō)明的是,實(shí)際上讓一個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)迭代器模式在為一個(gè)類(lèi)增加功能的同時(shí)也增加了該類(lèi)的維護(hù)負(fù)擔(dān),因?yàn)轭?lèi)的基本方法是高內(nèi)聚的,所謂的內(nèi)聚即是實(shí)現(xiàn)了一套相關(guān)的完整的功能,而迭代器接口實(shí)際上也是一套完整的相關(guān)的功能,因而讓一個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)迭代器模式隱含地為這個(gè)類(lèi)增加了兩套不那么“內(nèi)聚”的兩套功能,這就會(huì)導(dǎo)致該類(lèi)在進(jìn)行功能維護(hù)的時(shí)候需要兼顧雙方。在Java類(lèi)庫(kù)中ArrayList和LinkedList中就有體現(xiàn),其不僅提供了List所有的基本的remove方法,也提供了迭代器所需要實(shí)現(xiàn)的remove方法,為了實(shí)現(xiàn)兩者的統(tǒng)一,其不得不作一些約定,比如遍歷集合的時(shí)候不能調(diào)用該類(lèi)基本的remove或者add等會(huì)更改該類(lèi)結(jié)構(gòu)的方法。
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