Iterator 模式

​ 使用Java语言显示数组元素时,一般采用如下的for循环遍历数组

for (int i = 0; i < arr.length; i++){
	System.out.println(arr[i])
}

​ 将这里的循环变量 i 的作用抽象化、通用化后形成的模式,在设计模式中称为Iterator模式

示例程序

UML类图

20210830112855

Aggregate接口

public interface Aggregate {
    public abstract Iterator iterator();
}

​ 该接口为表示集合的接口,声明了一个抽象方法--iterator。该方法会生成一个用于遍历集合的迭代器,想要遍历集合中的元素时,调用iterator方法来生成一个实现了Iterator接口的类的实例即可。

Iterator接口

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

​ 该接口用于遍历集合中的元素,其作用相当于循环语句中的循环变量。

​ 这里提供了两个抽象方法:判断是否存在下一个元素的hasNext方法;获取下一个元素的next方法。

next方法的返回类型是Object,这表明该方法返回的集合中的一个元素。同时为了能够在下次调用next方法时能正确的返回下一个元素,该方法中还隐含着将迭代器移动至下一个元素的处理,但该处理由具体的子类实现

Book类

public class Book {
    private String name;
    public Book(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
}

BookShelf类

public class BookShelf implements Aggregate {
    private Book[] books;
    private int last = 0;
    public BookShelf(int maxsize) {
        this.books = new Book[maxsize];
    }
    public Book getBookAt(int index) {
        return books[index];
    }
    public void appendBook(Book book) {
        this.books[last] = book;
        last++;
    }
    public int getLength() {
        return last;
    }
    public Iterator iterator() {
        return new BookShelfIterator(this);
    }
}

​ 该类实现Aggregate接口,表示将该类作为集合进行处理,并实现了iterator方法

BookShelfIterator类

public class BookShelfIterator implements Iterator {
    private BookShelf bookShelf;
    private int index;
    public BookShelfIterator(BookShelf bookShelf) {
        this.bookShelf = bookShelf;
        this.index = 0;
    }
    public boolean hasNext() {
        if (index < bookShelf.getLength()) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }
    public Object next() {
        Book book = bookShelf.getBookAt(index);
        index++;
        return book;
    }
}

​ 该类实现Iterator,并根据持有的集合实现具体的迭代逻辑

Main

import java.util.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BookShelf bookShelf = new BookShelf(4);
        bookShelf.appendBook(new Book("Around the World in 80 Days"));
        bookShelf.appendBook(new Book("Bible"));
        bookShelf.appendBook(new Book("Cinderella"));
        bookShelf.appendBook(new Book("Daddy-Long-Legs"));
        Iterator it = bookShelf.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Book book = (Book)it.next();
            System.out.println(book.getName());
        }
    }
}

Iterator模式中的登场角色

Iterator(迭代器)

​ 该角色负责定义按顺序逐个遍历元素的接口。在示例程序中,有Iterator扮演这个角色,它定义了hasNext和next两个方法。

ConcreteIterator(具体的迭代器)

​ 该角色负责实现Iterator角色所定义的接口。在示例程序中,由BookShelfIterator类扮演这个角色。该角色包含了遍历集合所必须的信息。

Aggregate(集合)

​ 该角色负责定义创建Iterator角色的接口,它会创建出“按顺序访问保存在我内部元素的人”。在示例程序中,由Aggregate接口扮演这个角色。

ConcreteAggregate(具体的集合)

​ 该角色负责实现Aggregate角色所定义的接口,它会创建出具体的Iterator角色,即ConcreteIterator角色。在示例程序中,由BookShelf类扮演这个角色,它实现了iterator方法。

UML类图

20210830172121

为什么要引入该模式

不管实现如何变化,都可以使用Iterator

​ 如果BookShelf放弃使用数组来管理书本,而是用Vector取而代之,只要BookShelf的iterator方法能正确地返回Iterator的实例(包括相应方法比如hasNext和next方法都能正常工作),即使不对上面的While循环做任何修改,代码都可以正常工作。

​ 设计模式的作用就是帮助我们编写可复用的类。所谓“可复用”,就是指将类实现为“组件”,当一个组件发生改变时,不需要对其他的组件进行修改或只需要很小的修改即可应对。

Q.E.D.


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