行为型模式之迭代器模式

迭代器模式

为什么会出现迭代器模式？

程序设计中，我们经常需要访问聚合对象中的各个元素，比如链表的遍历，我们通常的做法是将链表的创建与遍历放在一个类中，但是这种方式不利于扩展，修改遍历算法就要修改源码，违反了开闭原则。但是如果让用户自己实现遍历的话，不仅会暴露聚合对象的内部表示，还会增加用户的负担，为了解决以上问题，出现了迭代器模式。迭代器模式是指在客户访问类与聚合类之间插入一个迭代器，这样就分离了聚合对象和其遍历，同时也不会暴露聚合对象的内部细节。

什么是迭代器模式？

定义： 提供一个对象来顺序访问聚合对象中的一系列数据，而不暴露聚合对象的内部表示。迭代器模式是一种对象行为型模式。
优点：

1. 可以实现访问聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。
2. 支持不同的遍历方式，可以自定义迭代器的子类实现新的遍历方式。
3. 遵守单一职责原则和开闭原则。
4. 封装性好，为遍历不同的聚合结构提供了一个统一的接口。
5. 开发中几乎不需要自定义迭代器，开源框架提供的API一般足够用。

模式的结构与实现

迭代器模式是通过将聚合对象的遍历行为分离出来，抽象成迭代器类来实现的，其目的是在不暴露聚合对象的内部结构的情况下，让外部代码透明地访问聚合的内部数据。

结构

角色

1. 抽象聚合（Aggregate）角色：定义存储、添加、删除聚合对象以及创建迭代器对象的接口。
2. 具体聚合（ConcreteAggregate）角色：实现抽象聚合类，返回一个具体迭代器的实例。
3. 抽象迭代器（Iterator）角色：定义访问和遍历聚合元素的接口，通常包含 hasNext()、first()、next() 等方法。
4. 具体迭代器（Concretelterator）角色：实现抽象迭代器接口中所定义的方法，完成对聚合对象的遍历，记录遍历的当前位置。
   

实现

使用迭代器遍历教室中的学生。

package com.pattern.Iterator;

/** * @author wlj * @Classname Aggregate * @Description 聚合接口 * @Date 7/25/2022 10:50 AM */
public interface Aggregate {
    
    // 添加聚合对象
    void addAggregate(Object obj);

    // 删除聚合对象
    void deleteAggregate(Object obj);

    // 获取迭代器
    Iterator getIterator();
}
package com.pattern.Iterator;

import java.util.ArrayList;

/** * @author wlj * @Classname ConcreteAggregate * @Description 具体的聚合对象(ConcreteAggregate) * @Date 7/25/2022 10:58 AM */
public class ConcreteAggregate implements Aggregate{
    
    ArrayList<Object> arrayList = new ArrayList<Object>();

    @Override
    public void addAggregate(Object obj) {
    
        arrayList.add(obj);
    }

    @Override
    public void deleteAggregate(Object obj) {
    
        arrayList.remove(obj);
    }


    @Override
    public Iterator getIterator() {
    
        return new ConcreteIterator(arrayList);
    }
}
package com.pattern.Iterator;

/** * @author wlj * @Classname Iterator * @Description 迭代器接口 * @Date 7/25/2022 10:55 AM */
public interface Iterator {
    
    // first
    Object first();
    // next
    Object next();
    // hasNext
    boolean hasNext();
}
package com.pattern.Iterator;

import java.util.ArrayList;

/** * @author wlj * @Classname ClassroomIterator * @Description 具体的迭代器 * @Date 7/25/2022 11:04 AM */
public class ConcreteIterator implements Iterator{
    
    private ArrayList<Object> list = null;
    private int index = -1;

    public ConcreteIterator(ArrayList<Object> list) {
    
        this.list = list;
    }

    @Override
    public Object first() {
    
        index = 0;
        Object object = list.get(index);
        return object;
    }

    @Override
    public Object next() {
    
        Object object = null;
        if(this.hasNext()){
    
            object  = list.get(++index);
        }
        return object;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
    
        if (index < list.size() - 1) {
    
            return true;
        } else {
    
            return false;
        }
    }
}
package com.pattern.Iterator;

/** * @author wlj * @Classname Student * @Description 聚合对象学生 * @Date 7/25/2022 10:58 AM */
public class Student {
    
    // student name
    private String name;

    public Student(String name) {
    
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
    
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
    
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
    
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}
package com.pattern.Iterator;

import java.util.ArrayList;

/** * @author wlj * @Classname Client * @Description 测试 * @Date 7/25/2022 11:20 AM */
public class Client {
    
    public static void main(String[] args) {
    
        Aggregate classroom = new ConcreteAggregate();
        classroom.addAggregate(new Student("小明"));
        classroom.addAggregate(new Student("小红"));
        classroom.addAggregate(new Student("小花"));
        Iterator it = classroom.getIterator();
        while (it.hasNext()) {
    
            // index默认为-1，第一个元素为index=0
            Object obj = it.next();
            System.out.println(obj.toString());
        }
        Student first = (Student) it.first();
        System.out.println(first.toString());
    }
}
// 输出
Student{
    name='小明'}
Student{
    name='小红'}
Student{
    name='小花'}
Student{
    name='小明'}

应用

1. Java 中的 Collection、List、Set、Map 等都包含了迭代器。jdk已经提供了迭代器，我们一般无需再去实现。