设计模式 | 迭代器模式（详解）
迭代器模式
前言
很早之前，我们的电视调节频道是需要用电视上的按钮去控制的，那时并没有遥控器，如果我们想要调台，只能一次又一次的拧按钮。
越来越高级的电视机相继出现，现在的电话机，我们有了电视遥控器，我们使用电视遥控器来调台，这个时候，无需直接操作电视。
我们可以将电视机看成一个存储电视频道的集合对象，通过遥控器可以对电视机中的电视频道集合进行操作，如返回上一个频道、跳转到下一个频道或者跳转至指定的频道。遥控器为我们操作电视频道带来很大的方便，用户并不需要知道这些频道到底如何存储在电视机中。
具体案例:
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。分析:
每一个学院都有添加系的功能，如果我们将遍历的方法hasNext() next()等写入。这将导致聚合类的职责过重，它既负责存储和管理数据，又负责遍历数据，违反了“单一职责原则”，由于聚合类非常庞大，实现代码过长，还将给测试和维护增加难度。
那么这个时候，我们也许会这样想，因为有多个学院，我们不妨将学院封装为接口，但是在这个接口中充斥着大量方法，不利于子类实现，违反了“接口隔离原则”。
解决方案:
解决方案之一就是将聚合类中负责遍历数据的方法提取出来，封装到专门的类中，实现数据存储和数据遍历分离，无须暴露聚合类的内部属性即可对其进行操作，而这正是迭代器模式的意图所在。
基本介绍
- 迭代器模式（Iterator Pattern）是常用的设计模式，属于行为型模式
- 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。 - 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。
原理类图:
角色分析:
- Iterator （抽象迭代器）： 迭代器接口，是系统提供，含义 hasNext, next, remove
- ConcreteIterator （具体迭代器）: 具体的迭代器类，管理迭代 在具体迭代器中通过游标来记录在聚合对象中所处的当前位置，在具体实现时，游标通常是一个表示位置的非负整数。
- Aggregate （抽象聚合类）:一个统一的聚合接口， 将客户端和具体聚合解耦
- ConcreteAggreage （具体聚合类）: 具体的聚合持有对象集合， 并提供一个方法，返回一个
代码实例:
聚合类：
学院接口:
/**
* 学院
*
* @author 孙一鸣 on 2020/2/17
*/
public interface College {
public String getName();
//增加系的方法
public void addDepartment (String name,String des);
//换回一个迭代器，遍历
public Iterator createIterator();
}
计算机学院：
/**
* 计算机学院
*
* @author 孙一鸣 on 2020/2/17
*/
public class ComputerCollege implements College
{
Department[] departments;
int numOfDepartment = 0;//保存当前数组对象个数
public ComputerCollege() {
departments = new Department[5];//计算机学院有5个系
addDepartment("Java","JAVA牛逼");
addDepartment("Php","经典");
addDepartment("C#","还好");
addDepartment("Python","智能");
addDepartment("GO","牛");
}
@Override
public String getName() {
return "计算机学院";
}
//给计算机学院添加系
@Override
public void addDepartment(String name,String des) {
Department department = new Department(name,des);
departments[numOfDepartment] = department;
numOfDepartment += 1;
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new ComputerCollegeIterator(departments);
}
}
信息学院
/**
* 信息学院
*
* @author 孙一鸣 on 2020/2/17
*/
public class InfoCollege implements College
{
List<Department> departments;
// int numOfDepartment = 0;//保存当前数组对象个数
public InfoCollege() {
departments = new ArrayList<Department>();
//计算机学院有5个系
addDepartment("信息安全","JAVA牛逼");
addDepartment("网络安全","经典");
addDepartment("服务器安全","还好");
addDepartment("数据库安全","智能");
}
@Override
public String getName() {
return "计算机学院";
}
//给计算机学院添加系
@Override
public void addDepartment(String name,String des) {
Department department = new Department(name,des);
departments.add(department);
//numOfDepartment += 1;
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new InfoCollegeIterator(departments);
}
}
学院下面的系：
/**
* 系
*学校 --学院 -- 系
* @author 孙一鸣 on 2020/2/17
*/
public class Department {
private String name;
private String des;
public Department(String name, String des) {
this.name = name;
this.des = des;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getDes() {
return des;
}
public void setDes(String des) {
this.des = des;
}
}
迭代器类：
计算机学院迭代器
/**
* @author 孙一鸣 on 2020/2/17
* ComputerCollegeIterator： 计算机学院迭代器，
* 遍历计算机学院下的系
*/
public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {
/*
* 这里需要知道 Department 以怎样的方式存放
*
* */
Department[] departments;
int position = 0;//遍历的位置
public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
this.departments = departments;
}
@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;
}
@Override
public void remove() {
}
}
信息学院迭代器：
/**
* @author 孙一鸣 on 2020/2/17
* ComputerCollegeIterator： 信息学院迭代器，
* 遍历信息学院下的系
*/
public class InfoCollegeIterator implements Iterator {
/*
* 这里需要知道 Department 以怎样的方式存放
*
* */
List<Department> departments;
int position = -1;//索引
public InfoCollegeIterator( List<Department> departments) {
this.departments = departments;
}
@Override
public boolean hasNext() {
if (position >= departments.size()-1 )
{
return false;
}else {
position +=1;
return true;
}
}
@Override
public Object next() {
return departments.get(position);
}
@Override
public void remove() {
}
}
输出信息类：
/**
* @author 孙一鸣 on 2020/2/17
* 输出信息类
*/
public class OutPutClass {
List<College> colleges;
public OutPutClass(List<College> colleges) {
this.colleges = colleges;
}
//遍历单个学院取出系
public void printDepartment(Iterator iterator) {
while (iterator.hasNext()) {
Department department = (Department) iterator.next();
System.out.println("department.getName() = " + department.getName());
}
}
//遍历学院集合 输出所有学院
public void printCollege() {
//此时遍历不用传入 迭代器
//学院使用List集合 已经实现Iterator
Iterator<College> iterator = colleges.iterator();
while(iterator.hasNext()){
//取出一个学院
College college = iterator.next();
System.out.println("========="+college.getName()+"====");
printDepartment(college.createIterator());
}
}
}
测试类：
/**
* @author 孙一鸣 on 2020/2/17
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
List<College> colleges = new ArrayList<College>();
College computerCollege = new ComputerCollege();
College infocollege = new InfoCollege();
colleges.add(computerCollege);
colleges.add(infocollege);
OutPutClass outPutClass = new OutPutClass(colleges);
outPutClass.printCollege();
}
}
结果截图:
代码分析:
如果需要增加一个新的具体聚合类，只需增加一个新的聚合子类和一个新的具体迭代器类即可,原有类库代码无须修改，符合“开闭原则”；
如果需要为聚合类更换一个迭代器，只需要增加一个新的具体迭代器类作为抽象迭代器类的子类，重新实现遍历方法，原有迭代器代码无须修改，也符合“开闭原则”；
但是如果要在迭代器中增加新的方法，则需要修改抽象迭代器源代码，这将违背“开闭原则”。
迭代器模式在JDK-ArrayList集合应用的源码分析
角色分析说明
- 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
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
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