设计模式:迭代器模式

发布于:2024-05-12 ⋅ 阅读:(105) ⋅ 点赞:(0)

        迭代器模式(Iterator Pattern)是一种行为设计模式,它提供了一种方法来顺序访问集合对象中的元素,而不需要了解集合的底层表示。迭代器模式将集合的遍历操作(即对元素的访问和遍历逻辑)从集合对象本身分离出来,封装到了迭代器对象中。这样做的好处是,集合对象的内部结构可以自由地改变,而遍历集合的代码不需要随之调整,增强了代码的灵活性和模块化。

主要参与者:

  • Iterable(Iterable 接口/抽象聚合):定义了创建迭代器对象的接口。
  • Iterator(Iterator 接口/抽象迭代器):定义了遍历集合元素的方法,如 hasNext()(是否有下一个元素)、next()(获取下一个元素)等。
  • ConcreteIterable(具体聚合):实现 Iterable 接口,负责创建并返回一个具体迭代器对象。
  • ConcreteIterator(具体迭代器):实现 Iterator 接口,负责遍历具体聚合中的元素。

优点:

  1. 封装性:将集合的遍历细节封装在迭代器中,使得集合的使用者无需关心集合的内部结构。
  2. 支持多种遍历方式:可以为同一集合提供不同的迭代器实现,从而支持不同的遍历算法。
  3. 简化集合类:迭代器模式将复杂的遍历算法从集合类中移出,使得集合类的设计更为简单,专注于存储数据。
  4. 迭代器模式符合开闭原则:可以在不修改集合接口和已有聚合类的情况下,新增迭代器类以支持新的遍历方式。

使用场景:

  • 当需要为聚合对象提供多种遍历方式时。
  • 需要隐藏集合内部结构,降低模块间的耦合度。
  • 需要支持并行或序列化的遍历时,迭代器模式可以提供相应的迭代器实现。

使用Java代码实现迭代器模式

        迭代器模式在Java中已经内建支持,特别是通过java.util.Iterator接口和集合框架中的具体实现。不过,为了演示迭代器模式的原理,我们可以自定义一个简单的例子,不直接使用JDK提供的迭代器接口,而是从零开始实现。

自定义迭代器模式示例

1. 定义迭代器接口

        首先,我们定义一个迭代器接口,规定基本的迭代方法:

public interface MyIterator<T> {
    boolean hasNext();
    T next();
}
2. 实现具体迭代器

        接下来,实现迭代器接口,这里以数组为例,定义一个数组迭代器:

public class ArrayIterator<T> implements MyIterator<T> {
    private T[] items;
    private int position = 0;

    public ArrayIterator(T[] items) {
        this.items = items;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return position < items.length;
    }

    @Override
    public T next() {
        if (hasNext()) {
            return items[position++];
        } else {
            throw new NoSuchElementException();
        }
    }
}
3. 定义聚合接口

        定义一个聚合接口,要求聚合对象提供获取迭代器的方法:

public interface MyIterable<T> {
    MyIterator<T> createIterator();
}
4. 实现具体聚合

        实现聚合接口,这里是基于数组的聚合:

public class ArrayIterable<T> implements MyIterable<T> {
    private T[] items;

    public ArrayIterable(T[] items) {
        this.items = items;
    }

    @Override
    public MyIterator<T> createIterator() {
        return new ArrayIterator<>(items);
    }
}
5. 客户端代码

        最后,编写客户端代码使用自定义的迭代器和聚合:

public class IteratorPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个字符串数组聚合
        ArrayIterable<String> stringIterable = new ArrayIterable<>(new String[]{"Hello", "World", "Java", "Iterator"});
        // 使用迭代器遍历聚合中的元素
        MyIterator<String> iterator = stringIterable.createIterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

利用Java内置迭代器

        实际上,Java集合框架已经广泛使用了迭代器模式,你可以直接使用java.util.Iterator接口及其实现。例如,对于ArrayList:

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class BuiltInIteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

        这个例子展示了如何使用Java内置的迭代器接口遍历一个ArrayList集合,这也是迭代器模式的一个典型应用。


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