迭代器模式讲解

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行为型模式用于描述程序在运行时复杂的流程控制，即描述多个类或对象之间怎样相互协作共同完成单个对象都无法单独完成的任务，它涉及算法与对象间职责的分配。

行为型模式分为类行为模式和对象行为模式，前者采用继承机制来在类间分派行为，后者采用组合或聚合在对象间分配行为。由于组合关系或聚合关系比继承关系耦合度低，满足“合成复用原则”，所以对象行为模式比类行为模式具有更大的灵活性。

行为型模式分为：

模板方法模式重要
策略模式重要
命令模式
职责链模式
状态模式
观察者模式
中介者模式
迭代器模式
访问者模式
备忘录模式
解释器模式

以上 11 种行为型模式，除了模板方法模式和解释器模式是类行为型模式，其他的全部属于对象行为型模式。

迭代器模式

- - 1 概述
  - 2 结构
  - 3 案例实现
  - 4 优缺点
  - 5 使用场景
  - 6 JDK源码解析

1 概述

定义：

提供一个对象来顺序访问聚合对象中的一系列数据，而不暴露聚合对象的内部表示。

2 结构

迭代器模式主要包含以下角色：

抽象聚合（Aggregate）角色：定义存储、添加、删除聚合元素以及创建迭代器对象的接口。
具体聚合（ConcreteAggregate）角色：实现抽象聚合类，返回一个具体迭代器的实例。
抽象迭代器（Iterator）角色：定义访问和遍历聚合元素的接口，通常包含 hasNext()、next() 等方法。
具体迭代器（Concretelterator）角色：实现抽象迭代器接口中所定义的方法，完成对聚合对象的遍历，记录遍历的当前位置。

3 案例实现

【例】定义一个可以存储学生对象的容器对象，将遍历该容器的功能交由迭代器实现，涉及到的类如下：

在这里插入图片描述

代码如下：

学生类

package com.hxl.pattern.iterator;public class Student {private String name;//学号private String number;public Student() {}public Student(String name, String number) {this.name = name;this.number = number;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getNumber() {return number;}public void setNumber(String number) {this.number = number;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", number='" + number + '\'' +'}';}
}

定义迭代器接口，声明hasNext、next方法package com.hxl.pattern.iterator;

//抽象迭代器接口
public interface StudentIterator {//判断是否还有元素boolean hasNext();//获取下一个元素Student next();
}

定义具体的迭代器类，重写所有的抽象方法

package com.hxl.pattern.iterator;import java.util.List;//具体迭代器角色类
public class StudentIteratorImpl implements StudentIterator {private List<Student> list;//位置变量，用来记录遍历时的位置private int position = 0;public StudentIteratorImpl(List<Student> list) {this.list = list;}public boolean hasNext() {return position < list.size();}public Student next() {Student currentStudent = list.get(position);position++;return currentStudent;}
}

定义抽象容器类，包含添加元素，删除元素，获取迭代器对象的方法

//抽象聚合角色类
public interface StudentAggregate {//添加学生功能void addStudent(Student student);//删除学生功能void removeStudent(Student student);//获取迭代器的功能StudentIterator getStudentIterator();
}

定义具体的容器类，重写所有的方法

package com.hxl.pattern.iterator;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class StudentAggregateImpl implements StudentAggregate {private List<Student> list = new ArrayList<Student>();  // 学生列表public void addStudent(Student student) {this.list.add(student);}public void removeStudent(Student student) {this.list.remove(student);}public StudentIterator getStudentIterator() {return new StudentIteratorImpl(list);}
}

测试：

package com.hxl.pattern.iterator;public class Client {public static void main(String[] args) {//创建聚合对象StudentAggregateImpl studentAggregate = new StudentAggregateImpl();//添加元素studentAggregate.addStudent(new Student("张三","001"));studentAggregate.addStudent(new Student("李四","002"));studentAggregate.addStudent(new Student("王五","003"));studentAggregate.addStudent(new Student("赵六","004"));//遍历聚合对象//1.获取迭代器对象StudentIterator studentIterator = studentAggregate.getStudentIterator();//2.遍历while(studentIterator.hasNext()){//3.获取元素Student student = studentIterator.next();System.out.println(student.toString());}}
}

在这里插入图片描述

4 优缺点

1，优点：

它支持以不同的方式遍历一个聚合对象，在同一个聚合对象上可以定义多种遍历方式。在迭代器模式中只需要用一个不同的迭代器来替换原有迭代器即可改变遍历算法，我们也可以自己定义迭代器的子类以支持新的遍历方式。
迭代器简化了聚合类。由于引入了迭代器，在原有的聚合对象中不需要再自行提供数据遍历等方法，这样可以简化聚合类的设计。
在迭代器模式中，由于引入了抽象层，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。

2，缺点：

增加了类的个数，这在一定程度上增加了系统的复杂性。

5 使用场景

当需要为聚合对象提供多种遍历方式时。
当需要为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口时。
当访问一个聚合对象的内容而无须暴露其内部细节的表示时。

6 JDK源码解析

迭代器模式在JAVA的很多集合类中被广泛应用，接下来看看JAVA源码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接口的子实现类对象
while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());
}

看完这段代码是不是很熟悉，与我们上面代码基本类似。单列集合都使用到了迭代器，我们以ArrayList举例来说明

List：抽象聚合类
ArrayList：具体的聚合类
Iterator：抽象迭代器
list.iterator()：返回的是实现了 Iterator 接口的具体迭代器对象

具体的来看看 ArrayList的代码实现

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {public Iterator<E> iterator() {return new Itr();}private class Itr implements Iterator<E> {int cursor;       // 下一个要返回元素的索引int lastRet = -1; // 上一个返回元素的索引int expectedModCount = modCount;Itr() {}//判断是否还有元素public boolean hasNext() {return cursor != size;}//获取下一个元素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];}...
}