迭代器模式

2024-06-06

design-pattern

概要

意图

允许顺序访问一个聚合对象中的元素，同时不暴露对象的内部表示。

主要解决的问题

提供一种统一的方法来遍历不同的聚合对象。

使用场景

当需要遍历一个聚合对象，而又不希望暴露其内部结构时。

实现方式

定义迭代器接口：包含hasNext()和next()等方法，用于遍历元素。
创建具体迭代器：实现迭代器接口，定义如何遍历特定的聚合对象。
聚合类：定义一个接口用于返回一个迭代器对象。

关键代码

迭代器接口：规定了遍历元素的方法。
具体迭代器：实现了迭代器接口，包含遍历逻辑。

应用实例

Java 中的 Iterator：Java 集合框架中的迭代器用于遍历集合元素。

优点

支持多种遍历方式：不同的迭代器可以定义不同的遍历方式。
简化聚合类：聚合类不需要关心遍历逻辑。
多遍历支持：可以同时对同一个聚合对象进行多次遍历。
扩展性：增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无需修改现有代码。

缺点

系统复杂性：每增加一个聚合类，就需要增加一个对应的迭代器类，增加了类的数量。

使用建议

当需要访问聚合对象内容而不暴露其内部表示时，使用迭代器模式。
当需要为聚合对象提供多种遍历方式时，考虑使用迭代器模式。

注意事项

迭代器模式通过分离集合对象的遍历行为，使得外部代码可以透明地访问集合内部数据，同时不暴露集合的内部结构。

结构

迭代器模式包含以下几个主要角色：

迭代器接口（Iterator）：定义了访问和遍历聚合对象中各个元素的方法，通常包括获取下一个元素、判断是否还有元素、获取当前位置等方法。
具体迭代器（Concrete Iterator）：实现了迭代器接口，负责对聚合对象进行遍历和访问，同时记录遍历的当前位置。
聚合对象接口（Aggregate）：定义了创建迭代器对象的接口，通常包括一个工厂方法用于创建迭代器对象。
具体聚合对象（Concrete Aggregate）：实现了聚合对象接口，负责创建具体的迭代器对象，并提供需要遍历的数据。

实现

我们将创建一个叙述导航方法的 Iterator 接口和一个返回迭代器的 Container 接口。实现了 Container 接口的实体类将负责实现 Iterator 接口。

IteratorPatternDemo，我们的演示类使用实体类 NamesRepository 来打印 NamesRepository 中存储为集合的 Names。

迭代器模式的 UML 图

步骤 1

创建接口:

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

Container.java
public interface Container {
   public Iterator getIterator();
}

步骤 2

创建实现了 Container 接口的实体类。该类有实现了 Iterator 接口的内部类 NameIterator。

NameRepository.java
public class NameRepository implements Container {
   public String[] names = {"Robert" , "John" ,"Julie" , "Lora"};

   @Override
   public Iterator getIterator() {
      return new NameIterator();
   }

   private class NameIterator implements Iterator {

      int index;

      @Override
      public boolean hasNext() {
         if(index < names.length){
            return true;
         }
         return false;
      }

      @Override
      public Object next() {
         if(this.hasNext()){
            return names[index++];
         }
         return null;
      }
   }
}

步骤 3

使用 NameRepository 来获取迭代器，并打印名字。

IteratorPatternDemo.java
public class IteratorPatternDemo {

   public static void main(String[] args) {
      NameRepository namesRepository = new NameRepository();

      for(Iterator iter = namesRepository.getIterator(); iter.hasNext();){
         String name = (String)iter.next();
         System.out.println("Name : " + name);
      }
   }
}