浅学设计模式之迭代器模式

醉三郎 2012-06-16

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概述

迭代器（Iterator）模式，又叫做游标（Cursor）模式。GOF给出的定义为：提供一种方法访问一个容器（container）对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。

在面向对象的软件设计中，我们经常会遇到一类集合对象，这类集合对象的内部结构可能有着各种各样的实现，但是归结起来，无非有两点是需要我们去关心的：一是集合内部的数据存储结构，二是遍历集合内部的数据。面向对象设计原则中有一条是类的单一职责原则，所以我们要尽可能的去分解这些职责，用不同的类去承担不同的职责。Iterator模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明的访问集合内部的数据。

1.通俗的来说，就是，别人可能要用到我们的容器元素，但是我只想让他用元素，不想让他知道容器是怎么样的。也就是最基本的，访问各个元素而不暴露容器内部细节。

2.我们有可能以一种以上的方式遍历容器元素

3.同时对容器元素进行多次遍历。因为迭代器会保存当前的遍历状态，所以可以通过迭代器模式来达到这种需求。

意图

提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。[GOF 《设计模式》]

结构图

Iterator模式结构图如下：

由下面四个角色：
　　1) 迭代器角色（Iterator）：迭代器角色负责定义访问和遍历元素的接口。

　　2) 具体迭代器角色（Concrete Iterator）：具体迭代器角色要实现迭代器接口，并要记录遍历中的当前位置。

　　3) 容器角色（Container）：容器角色负责提供创建具体迭代器角色的接口。

　　4) 具体容器角色（Concrete Container）：具体容器角色实现创建具体迭代器角色的接口——这个具体迭代器角色于该容器的结构相关。

代码小例子

迭代器(Iterator)

public interface Iterator { 
    String next(); 
    boolean haveNext(); 
}

具体迭代器角色（Concrete Iterator）

public class TVChannel implements Iterator{ 
    private String[] tvChannel ={"cctv-1","cctv-2","cctv-3","cctv-4","cctv-5","cctv-6","cctv-7"}; 
    private int current = 0; 
    @Override
    public String next() { 
        if(haveNext()){ 
            return tvChannel[current++]; 
        } 
        return null; 
        // TODO Auto-generated method stub 
          
    } 
  
    @Override
    public boolean haveNext() { 
        // TODO Auto-generated method stub 
          
        if(current<tvChannel.length){ 
            return true; 
        } 
        return false; 
    } 
  
}

容器角色（Container）

public interface IContainer { 
    Iterator createrIterator(); 
}

具体容器角色（Concrete Container）：

public class TV implements IContainer{ 
    public TV(){ 
        System.out.println("open a tv"); 
    } 
    public Iterator createrIterator(){ 
        return new TVChannel(); 
    } 
}

测试使用：

public static void main(String[] args) { 
        // TODO Auto-generated method stub 
        IContainer tv = new TV(); 
        Iterator iterator = tv.createrIterator(); 
        while(iterator.haveNext()){ 
            System.out.println("TVChennel:"+iterator.next()); 
        } 
    }

一个简单的容器为什么还要定义成一个接口呢？想想针对接口编程，不针对具体实现编程！如果要拓展，使用接口更方便些。

测试结果：

open a tv 
TVChennel:cctv-1
TVChennel:cctv-2
TVChennel:cctv-3
TVChennel:cctv-4
TVChennel:cctv-5
TVChennel:cctv-6
TVChennel:cctv-7

效果及实现要点

迭代抽象：访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。
迭代多态：为遍历不同的集合结构提供一个统一的接口，从而支持同样的算法在不同的集合结构上进行操作。
迭代器的健壮性考虑：遍历的同时更改迭代器所在的集合结构，会导致问题。

总结

Iterator模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明的访问集合内部的数据。

迭代器模式的作用：

它支持以不同的方式遍历一个聚合对象：复杂的聚合可用多种方式进行遍历。迭代器模式使得改变遍历算法变得很容易 : 仅需用一个不同的迭代器的实例代替原先的实例即可。你也可以自己定义迭代器的子类以支持新的遍历。

迭代器简化了聚合的接口有了迭代器的遍历接口，聚合本身就不再需要类似的遍历接口了。这样就简化了聚合的接口。

在同一个聚合上可以有多个遍历每个迭代器保持它自己的遍历状态。因此你可以同时进行多个遍历。

在迭代器模式中，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。

迭代器模式的缺点

由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离，增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类，类的个数成对增加，这在一定程度上增加了系统的复杂性。