第19章：迭代器模式
一、看一个具体的需求
编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院， 一个学院有多个系。如图：
传统的设计方案(类图)
学校
学院
系
三、传统的方式的问题分析
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将学院看做是学校的子类，系是学院的子类，这样实际上是站在组织大小来进行分层次的
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实际上我们的要求是 ：在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系， 因此这种方案，不能很好实现的遍历的操作
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解决方案：=> 迭代器模式
四、迭代器模式基本介绍
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迭代器模式（Iterator Pattern）是常用的设计模式，属于行为型模式
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如果我们的集合元素是用不同的方式实现的，有数组，还有 java 的集合类，或者还有其他方式，当客户端要遍历这些集合元素的时候就要使用多种遍历方式，而且还会暴露元素的内部结构，可以考虑使用迭代器模式解决。
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迭代器模式，提供一种遍历集合元素的统一接口，用一致的方法遍历集合元素，不需要知道集合对象的底层表示，即：不暴露其内部的结构。
五、迭代器模式的原理类图
对原理类图的说明-即(迭代器模式的角色及职责)
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Iterator ： 迭代器接口，是系统提供，含义 hasNext, next, remove
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ConcreteIterator : 具体的迭代器类，管理迭代
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Aggregate :一个统一的聚合接口， 将客户端和具体聚合解耦
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ConcreteAggreage : 具体的聚合持有对象集合， 并提供一个方法，返回一个迭代器， 该迭代器可以正确遍历集合
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Client :客户端， 通过 Iterator 和 Aggregate 依赖子类
六、迭代器模式应用实例
- 应用实例要求
编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院， 一个学院有多个系。
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设计思路分析
这里假设两个学院存放系方式不同
- 代码实现
iterator 抽象类：是系统的接口
首先是基本实体类：
package com.gjxaiou.iterator;
//ϵ
public class Department {
private String name;
private String desc;
public Department(String name, String desc) {
super();
this.name = name;
this.desc = desc;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getDesc() {
return desc;
}
public void setDesc(String desc) {
this.desc = desc;
}
}
具体的迭代器：
package com.gjxaiou.iterator;
import java.util.Iterator;
public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {
//这里我们需要Department 是以怎样的方式存放=>数组
Department[] departments;
int position = 0; //遍历的位置
public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
this.departments = departments;
}
//判断是否还有下一个元素
@Override
public boolean hasNext() {
if(position >= departments.length || departments[position] == null) {
return false;
}else {
return true;
}
}
@Override
public Object next() {
Department department = departments[position];
position += 1;
return department;
}
//删除的方法，默认空实现
@Override
public void remove() {
}
}
//-----------------------------------------------------------------
package com.gjxaiou.iterator;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class InfoColleageIterator implements Iterator {
List<Department> departmentList; // 信息工程学院是以List方式存放系
int index = -1;//索引
public InfoColleageIterator(List<Department> departmentList) {
this.departmentList = departmentList;
}
//判断list中还有没有下一个元素
@Override
public boolean hasNext() {
if(index >= departmentList.size() - 1) {
return false;
} else {
index += 1;
return true;
}
}
@Override
public Object next() {
return departmentList.get(index);
}
//空实现remove
@Override
public void remove() {
}
}
数据接口和实体类
package com.gjxaiou.iterator;
import java.util.Iterator;
public interface College {
public String getName();
//增加系的方法
public void addDepartment(String name, String desc);
//返回一个迭代器,遍历
public Iterator createIterator();
}
//---------------------------------------------------
package com.gjxaiou.iterator;
import java.util.Iterator;
public class ComputerCollege implements College {
Department[] departments;
int numOfDepartment = 0 ;// 保存当前数组的对象个数
public ComputerCollege() {
departments = new Department[5];
addDepartment("Java专业", " Java专业 ");
addDepartment("PHP专业", " PHP专业 ");
addDepartment("大数据专业", " 大数据专业 ");
}
@Override
public String getName() {
return "计算机学院";
}
@Override
public void addDepartment(String name, String desc) {
Department department = new Department(name, desc);
departments[numOfDepartment] = department;
numOfDepartment += 1;
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new ComputerCollegeIterator(departments);
}
}
//---------------------------------------------------
package com.gjxaiou.iterator;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class InfoCollege implements College {
List<Department> departmentList;
public InfoCollege() {
departmentList = new ArrayList<Department>();
addDepartment("信息安全专业", " 信息安全专业 ");
addDepartment("网络安全专业", " 网络安全专业 ");
addDepartment("服务器安全专业", " 服务器安全专业 ");
}
@Override
public String getName() {
return "信息工程学院";
}
@Override
public void addDepartment(String name, String desc) {
Department department = new Department(name, desc);
departmentList.add(department);
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new InfoColleageIterator(departmentList);
}
}
输出方法：
package com.gjxaiou.iterator;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class OutPutImpl {
//学院集合
List<College> collegeList;
public OutPutImpl(List<College> collegeList) {
this.collegeList = collegeList;
}
//遍历所有学院,然后调用printDepartment 输出各个学院的系
public void printCollege() {
//从collegeList 取出所有学院, Java 中的 List 已经实现Iterator
Iterator<College> iterator = collegeList.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
//取出一个学院
College college = iterator.next();
System.out.println("=== "+college.getName() +"=====" );
printDepartment(college.createIterator()); //得到对应迭代器
}
}
//输出 学院输出 系
public void printDepartment(Iterator iterator) {
while(iterator.hasNext()) {
Department d = (Department)iterator.next();
System.out.println(d.getName());
}
}
}
使用：
package com.gjxaiou.iterator;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建学院
List<College> collegeList = new ArrayList<College>();
ComputerCollege computerCollege = new ComputerCollege();
InfoCollege infoCollege = new InfoCollege();
collegeList.add(computerCollege);
//collegeList.add(infoCollege);
OutPutImpl outPutImpl = new OutPutImpl(collegeList);
outPutImpl.printCollege();
}
}
七、迭代器模式在JDK-ArrayList 集合应用的源码分析 P272
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JDK 的 ArrayList 集合中就使用了迭代器模式
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代码分析+类图+说明
- 对类图的角色分析和说明
- 内部类 Itr 充当具体实现迭代器 Iterator 的类， 作为 ArrayList 内部类
- List 就是充当了聚合接口，含有一个 iterator() 方法，返回一个迭代器对象
- ArrayList 是实现聚合接口 List 的子类，实现了 iterator()
- Iterator 接口系统提供
- 迭代器模式解决了 不同集合(ArrayList ,LinkedList) 统一遍历问题
八、迭代器模式的注意事项和细节
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优点
- 提供一个统一的方法遍历对象，客户不用再考虑聚合的类型，使用一种方法就可以遍历对象了。
- 隐藏了聚合的内部结构，客户端要遍历聚合的时候只能取到迭代器，而不会知道聚合的具体组成。
- 提供了一种设计思想，就是一个类应该只有一个引起变化的原因（叫做单一责任原则）。在聚合类中，我们把迭代器分开，就是要把管理对象集合和遍历对象集合的责任分开，这样一来集合改变的话，只影响到聚合对象。而如果遍历方式改变的话，只影响到了迭代器。
- 当要展示一组相似对象，或者遍历一组相同对象时使用, 适合使用迭代器模式
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缺点
- 每个聚合对象都要一个迭代器，会生成多个迭代器不好管理类