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设计模式之Iterator - 迭代模式 2009-02-14 09:52 Iterator模式也叫迭代模式，是由GoF提出的23种设计模式的一种。Iterator模式是行为模式之一，它把对容器中包含的内部对象的访问委让给外部类，使用Iterator（遍历）按顺序进行遍历访问的设计模式。本文介绍设计模式中的迭代（Iterator）模式的概念，用法，以及实际应用中怎么样使用迭代模式进行开发。 Iterator模式的概念 Iterator模式指对容器中包含的内部对象的访问委让给外部类，使用Iterator（遍历）按顺序进行遍历访问的设计模式。在程序设计中，经常有这种情况，需要从大量得数据（对象）集合中一个个地取出数据加以处理。Iterator模式就是为了有效地处理按顺序进行遍历访问的一种设计模式，简单地说，Iterator模式提供一种有效的方法，可以屏蔽聚集对象集合的容器类的实现细节，而能对容器内包含的对象元素按顺序进行有效的遍历访问。所以，Iterator模式的应用场景可以归纳为满足以下几个条件： - 访问容器中包含的内部对象 - 按顺序访问为什么需要Iterator模式在应用Iterator模式之前，首先应该明白Iterator模式用来解决什么问题。或者说，如果不使用Iterator模式，会存在什么问题。我们举例来说明Iterator模式到底好在哪。比如有一个Book类，一个管理Book的容器类BookList： view plaincopy to clipboardprint? 1. public class Book { 2. ... 3. } 4. 5. public class BookList { 6. //保存Book对象数据 7. private List bookList = new ArrayList(); 8. 9. //添加Book对象至BookList容器 10. public void addBook(Book book) { 11. ... 12. } 13. 14. //从BookList容器删除Book对象 15. public void deleteBook(Book book) { 16. ... 17. } 18. 19. //其他方法 20. ... 21. } public class Book { ... } public class BookList { //保存Book对象数据 private List bookList = new ArrayList(); //添加Book对象至BookList容器 public void addBook(Book book) { ... } //从BookList容器删除Book对象 public void deleteBook(Book book) { ... } //其他方法 ... } 我们需要按顺序遍历访问BookList包含的Book对象。怎么实现顺序遍历方法呢？你可能会考虑以下这些遍历方法：方法1，由容器自己实现顺序遍历。直接在BookList里直接添加顺序遍历方法： view plaincopy to clipboardprint? 1. public class BookList { 2. private int index; 3. ... 4. //得到当前Book 5. public Book getCurrentBook() { 6. ... 7. Book book = (Book)bookList.get(index); 8. ... 9. return book; 10. } 11. 12. //是否存在下一个Book 13. public boolean hasNext() { 14. ... 15. } 16. } public class BookList { private int index; ... //得到当前Book public Book getCurrentBook() { ... Book book = (Book)bookList.get(index); ... return book; } //是否存在下一个Book public boolean hasNext() { ... } } 使用时，可能的使用方法是： view plaincopy to clipboardprint? 1. BookList bookList = ...; 2. ... 3. while (bookList.hasNext()) { 4. Book book = bookList.getCurrentBook(); 5. //对Book加以处理（略） 6. ... 7. } BookList bookList = ...; ... while (bookList.hasNext()) { Book book = bookList.getCurrentBook(); //对Book加以处理（略） ... } 方法2，让调用者自己实现遍历。直接暴露BookList数据细节给外部，比如： view plaincopy to clipboardprint? 1. public class BookList { 2. ... 3. public Book getBookList() { 4. ... 5. return bookList; 6. } 7. } public class BookList { ... public Book getBookList() { ... return bookList; } } 可能的使用方法为： view plaincopy to clipboardprint? 1. BookList bookList = ...; 2. List <Book>bookDataList = bookList.getBookList(); 3. ... 4. for (int i=0; bookDataList != null && i<bookDataList.size(); i++) { 5. Book book = bookDataList.get(i); 6. //对Book加以处理（略） 7. ... 8. } BookList bookList = ...; List <Book>bookDataList = bookList.getBookList(); ... for (int i=0; bookDataList != null && i<bookDataList.size(); i++) { Book book = bookDataList.get(i); //对Book加以处理（略） ... } 以上方法1与方法2都可以实现对BookList所包含的Book对象进行遍历，这样有问题呢？确实使用上没有任何问题。但实现方法1中， 1，容器类BookList承担了太多功能：一方面需要提供添加删除等BookList本身应有的功能；一方面还需要提供遍历访问功能。 2，往往容器在实现遍历的过程中，需要保存遍历状态，当跟元素的添加删除等功能夹杂在一起，很容易引起混乱和程序运行错误等。在实现方法2中，容器本身未实现任何遍历方法，把这个遍历的任务交给了调用者，这样一来，暴露了容器本身的实现细节，如果一旦容器内部的数据接口发生变化，比如由于某种原因，BookList的List bookList用Map bookList来实现，这样，所有调用方的程序不得不随着BookList的修改而修改。 Iterator模式很好地解决了以上问题。我们先从JDK中的Collection Framework对Iterator模式的实现方法来说明Iterator模式。 Java Collections Framework - Java集合框架List，Map，Set等全面介绍之概要篇 Java Collection Framework对迭代模式的经典实现 1，迭代接口：Iterator接口，定义了遍历接口： view plaincopy to clipboardprint? 1. public interface Iterator 2. { 3. //判断是否存在下一个元素 4. public abstract boolean hasNext(); 5. //返回下一个可用的元素 6. public abstract Object next(); 7. //移除当前元素 8. public abstract void remove(); 9. } public interface Iterator { //判断是否存在下一个元素 public abstract boolean hasNext(); //返回下一个可用的元素 public abstract Object next(); //移除当前元素 public abstract void remove(); } 2，容器接口：Collection接口，定义了iterator()方法，把遍历委让给Iterator的实现类。 view plaincopy to clipboardprint? 1. public interface Collection 2. extends Iterable 3. { 4. ... 5. //取得对所有元素的遍历。可以通过Iterator提供的方法遍历集合的元素 6. public abstract Iterator iterator(); 7. ... 8. } public interface Collection extends Iterable { ... //取得对所有元素的遍历。可以通过Iterator提供的方法遍历集合的元素 public abstract Iterator iterator(); ... } 3，容器接口Collection的实现类与迭代接口Iterator的实现类： view plaincopy to clipboardprint? 1. public abstract class AbstractList extends AbstractCollection implements List { 2. ... 3. //负责创建具体迭代器角色的工厂方法 4. public Iterator iterator() { 5. //把遍历委让给Iterator的实现类Itr。 6. return new Itr(); 7. } 8. 9. //迭代接口Iterator的实现类 10. private class Itr implements Iterator { 11. ... 12. } 13. ... 14. } 15. 16. 17. public class ArrayList extends AbstractList { 18. ... 19. } public abstract class AbstractList extends AbstractCollection implements List { ... //负责创建具体迭代器角色的工厂方法 public Iterator iterator() { //把遍历委让给Iterator的实现类Itr。 return new Itr(); } //迭代接口Iterator的实现类 private class Itr implements Iterator { ... } ... } public class ArrayList extends AbstractList { ... } 以上说明了Java Collection Framework里的对Iterator模式的基本实现方法。这也是Iterator模式一种经典的实现方案。经典的Iterator模式实现方案下面是一种比较经典的Iterator模式实现方案，该实现方案基于接口设计原则，设计了以下几个接口或类：迭代器接口Iterator：该接口必须定义实现迭代功能的最小定义方法集比如提供hasNext()和next()方法。迭代器实现类：迭代器接口Iterator的实现类。可以根据具体情况加以实现。容器接口：定义基本功能以及提供类似Iterator iterator()的方法。容器实现类：容器接口的实现类。必须实现Iterator iterator()方法。 Iterator模式的类图： [该图出自Wikipedia] 应用我们的上面介绍的例子，我们需要定义以下几个接口与类： view plaincopy to clipboardprint? 1. public class public interface IBookList { 2. public BookListIterator iterator(); 3. } 4. BookListImpl implements IBookList { 5. public BookListIterator iterator() { 6. return new BookListIteratorImpl(this); 7. } 8. } 9. public interface BookListIterator { 10. public boolean hasNext(); 11. public Book next(); 12. } 13. public class BookListIteratorImpl implements BookListIterator { 14. ...（具体实现过程略） 15. } public class public interface IBookList { public BookListIterator iterator(); } BookListImpl implements IBookList { public BookListIterator iterator() { return new BookListIteratorImpl(this); } } public interface BookListIterator { public boolean hasNext(); public Book next(); } public class BookListIteratorImpl implements BookListIterator { ...（具体实现过程略） } 对容器的遍历方法例： view plaincopy to clipboardprint? 1. IBookList list = ...; 2. BookListIterator it = list.iterator(); 3. while(it.hasNext()){ 4. Book book = it.next(); 5. ... 6. } IBookList list = ...; BookListIterator it = list.iterator(); while(it.hasNext()){ Book book = it.next(); ... } Iterator模式的优点 1，实现功能分离，简化容器接口。让容器只实现本身的基本功能，把迭代功能委让给外部类实现，符合类的设计原则。 2，隐藏容器的实现细节。 3，为容器或其子容器提供了一个统一接口，一方面方便调用；另一方面使得调用者不必关注迭代器的实现细节。 4，可以为容器或其子容器实现不同的迭代方法或多个迭代方法。

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