Java設(shè)計(jì)模式之迭代器模式解析

更新時(shí)間：2023年09月19日 09:24:02 作者：小成同學(xué)_

這篇文章主要介紹了Java設(shè)計(jì)模式之迭代器模式解析,迭代器模式提供一個(gè)對(duì)象來(lái)順序訪問(wèn)聚合對(duì)象中的一系列數(shù)據(jù),而不暴露聚合對(duì)象的內(nèi)部表示,本文提供了部分代碼,需要的朋友可以參考下

概述

定義

提供一個(gè)對(duì)象來(lái)順序訪問(wèn)聚合對(duì)象中的一系列數(shù)據(jù)，而不暴露聚合對(duì)象的內(nèi)部表示。

結(jié)構(gòu)

迭代器模式 (Iterator Pattern) 主要包含以下角色：

抽象聚合（Aggregate）角色：定義存儲(chǔ)、添加、刪除聚合元素以及創(chuàng)建迭代器對(duì)象的接口。
具體聚合（Concrete Aggregate）角色：實(shí)現(xiàn)抽象聚合類(lèi)，返回一個(gè)具體迭代器的實(shí)例。
抽象迭代器（Iterator）角色：定義訪問(wèn)和遍歷聚合元素的接口，通常包含 hasNext()、next() 等方法。
具體迭代器（Concrete lterator）角色：實(shí)現(xiàn)抽象迭代器接口中所定義的方法，完成對(duì)聚合對(duì)象的遍歷，記錄遍歷的當(dāng)前位置。

案例實(shí)現(xiàn)

【例】定義一個(gè)可以存儲(chǔ)學(xué)生對(duì)象的容器對(duì)象，將遍歷該容器的功能交由迭代器實(shí)現(xiàn)，涉及到的類(lèi)如下：

代碼如下：

抽象迭代器角色-迭代器接口，聲明 hasNext()、next() 方法

public interface StudentIterator {
    // 判斷是否還有元素
    boolean hasNext();
    // 獲取下一個(gè)元素
    Student next();
}

具體迭代器角色類(lèi)，重寫(xiě)所有的抽象方法

public class StudentIteratorImpl implements StudentIterator {
    private List<Student> list;
    private int position = 0; // 記錄遍歷時(shí)的位置
    public StudentIteratorImpl(List<Student> list) {
        this.list = list;
    }
    // 判斷是否還有元素
    @Override
    public boolean hasNext() {
        return position < list.size();
    }
    // 獲取下一個(gè)元素
    @Override
    public Student next() {
        // 從集合中獲取指定位置的元素
        Student currentStudent = list.get(position);
        position++;
        return currentStudent;
    }
}

抽象容器類(lèi)（抽象聚合角色），包含添加元素，刪除元素，獲取迭代器對(duì)象的方法

public interface StudentAggregate {
    // 添加學(xué)生功能
    void addStudent(Student student);
    // 刪除學(xué)生功能
    void removeStudent(Student student);
    // 獲取迭代器對(duì)象功能
    StudentIterator getStudentIterator();
}

具體的容器類(lèi)（具體聚合角色），重寫(xiě)所有的方法

public class StudentAggregateImpl implements StudentAggregate {
    private List<Student> list = new ArrayList<Student>(); // 學(xué)生列表
    // 添加學(xué)生功能
    @Override
    public void addStudent(Student student) {
        this.list.add(student);
    }
    // 刪除學(xué)生功能
    @Override
    public void removeStudent(Student student) {
        this.list.remove(student);
    }
    // 獲取迭代器對(duì)象功能
    @Override
    public StudentIterator getStudentIterator() {
        // 創(chuàng)建迭代器對(duì)象
        return new StudentIteratorImpl(list);
    }
}

學(xué)生類(lèi)

public class Student {
    private String name;
    private String number;
    // getter/setter...
    public Student(String name, String number) {
        this.name = name;
        this.number = number;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", number='" + number + '\'' +
                '}';
    }
}

測(cè)試類(lèi)

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建聚合對(duì)象
        StudentAggregateImpl aggregate = new StudentAggregateImpl();
        // 添加元素
        aggregate.addStudent(new Student("張三", "001"));
        aggregate.addStudent(new Student("李四", "002"));
        aggregate.addStudent(new Student("王五", "003"));
        aggregate.addStudent(new Student("趙六", "004"));
        /*
         * 遍歷聚合對(duì)象
         */
        // 1.獲取迭代器對(duì)象
        StudentIterator iterator = aggregate.getStudentIterator();
        // 2.遍歷
        while (iterator.hasNext()) {
            // 3.獲取元素
            Student student = iterator.next();
            System.out.println(student.toString());
        }
    }
}

輸出

Student{name='張三', number='001'}
Student{name='李四', number='002'}
Student{name='王五', number='003'}
Student{name='趙六', number='004'}

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

它支持以不同的方式遍歷一個(gè)聚合對(duì)象，在同一個(gè)聚合對(duì)象上可以定義多種遍歷方式。在迭代器模式中只需要用一個(gè)不同的迭代器來(lái)替換原有迭代器即可改變遍歷算法，我們也可以自己定義迭代器的子類(lèi)以支持新的遍歷方式。
迭代器簡(jiǎn)化了聚合類(lèi)。由于引入了迭代器，在原有的聚合對(duì)象中不需要再自行提供數(shù)據(jù)遍歷等方法，這樣可以簡(jiǎn)化聚合類(lèi)的設(shè)計(jì)。
在迭代器模式中，由于引入了抽象層，增加新的聚合類(lèi)和迭代器類(lèi)都很方便，無(wú)須修改原有代碼，滿足“開(kāi)閉原則”的要求。

缺點(diǎn)

增加了類(lèi)的個(gè)數(shù)，這在一定程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

使用場(chǎng)景

當(dāng)需要為聚合對(duì)象提供多種遍歷方式時(shí)。
當(dāng)需要為遍歷不同的聚合結(jié)構(gòu)提供一個(gè)統(tǒng)一的接口時(shí)。
當(dāng)訪問(wèn)一個(gè)聚合對(duì)象的內(nèi)容而無(wú)須暴露其內(nèi)部細(xì)節(jié)的表示時(shí)。

JDK源碼解析-集合類(lèi)

迭代器模式在 java 的很多集合類(lèi)中被廣泛應(yīng)用，接下來(lái)看看 java 源碼中是如何使用迭代器模式的。

List<String> list = new ArrayList<>();
Iterator<String> iterator = list.iterator(); // list.iterator()方法返回的肯定是Iterator接口的子實(shí)現(xiàn)類(lèi)對(duì)象
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

看完這段代碼是不是很熟悉，與我們上面代碼基本類(lèi)似。單列集合都使用到了迭代器，我們以 ArrayList 舉例來(lái)說(shuō)明：

List：抽象聚合類(lèi)
ArrayList：具體的聚合類(lèi)
Iterator：抽象迭代器
list.iterator()：返回的是實(shí)現(xiàn)了 Iterator 接口的具體迭代器對(duì)象（在 ArrayList 中就是內(nèi)部類(lèi) Itr）

具體的來(lái)看看 ArrayList 的代碼實(shí)現(xiàn)：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    public Iterator<E> iterator() {
        // 返回的肯定是Iterator的子實(shí)現(xiàn)類(lèi)對(duì)象
        return new Itr();
    }
    			   ||
                   \/
    // 內(nèi)部類(lèi)Itr 實(shí)現(xiàn)了Iterator接口 并且重寫(xiě)了 hasNext() 和 next() 方法。
    private class Itr implements Iterator<E> {
        int cursor;       // 下一個(gè)要返回元素的索引
        int lastRet = -1; // 上一個(gè)返回元素的索引
        int expectedModCount = modCount;
        Itr() {}
        // 判斷是否還有元素
        public boolean hasNext() {
            return cursor != size;
        }
        // 獲取下一個(gè)元素
        public E next() {
            checkForComodification();
            int i = cursor;
            if (i >= size)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i + 1;
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }
        ...
}

這部分代碼還是比較簡(jiǎn)單，大致就是在 iterator 方法中返回了一個(gè)實(shí)例化的 Iterator 對(duì)象，Itr 是一個(gè)內(nèi)部類(lèi)，它實(shí)現(xiàn)了 Iterator 接口并重寫(xiě)了其中的抽象方法。

注意：

當(dāng)我們?cè)谑褂?java 開(kāi)發(fā)的時(shí)候，想使用迭代器模式的話，只要讓我們自己定義的容器類(lèi)實(shí)現(xiàn) java.util.Iterable 并實(shí)現(xiàn)其中的 iterator() 方法使其返回一個(gè) java.util.Iterator 的實(shí)現(xiàn)類(lèi)就可以了。

到此這篇關(guān)于Java設(shè)計(jì)模式之迭代器模式解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java的迭代器模式內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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