步步为营 .NET 设计模式学习笔记 十一、Iterator(迭代器模式)
概述
在面向对象的软件设计中，我们经常会遇到一类集合对象，这类集合对象的内部结构可能有着各种各样的实现，但是归结起来，无非有两点是需要我们去关心的：一是集合内部的数据存储结构，二是遍历集合内部的数据。面向对象设计原则中有一条是类的单一职责原则，所以我们要尽可能的去分解这些职责，用不同的类去承担不同的职责。Iterator模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明的访问集合内部的数据。
为什么要写
但现在C#的Foreach in己经替代了迭代器模式的功能,但是作为学习设计模式来说,还是很有好处的.
意图
提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。[GOF 《设计模式》]
结构图
＜Design Pattern＞Iterator模式结构图如下：
图1 Iterator模式结构图
迭代器模式由以下角色组成：
1.迭代器角色（Iterator）：迭代器角色负责定义访问和遍历元素的接口。
2.具体迭代器角色（Concrete Iterator）：具体迭代器角色要实现迭代器接口，并要记录遍历中的当前位置。
3.容器角色（Container）：容器角色负责提供创建具体迭代器角色的接口。
4.具体容器角色（Concrete Container）：具体容器角色实现创建具体迭代器角色的接口——这个具体迭代器角色于该容器的结构相关。
生活中的例子
迭代器提供一种方法顺序访问一个集合对象中各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示。在早期的电视机中，一个拨盘用来改变频道。当改变频道时，需要手工转动拨盘移过每一个频道，而不论这个频道是否有信号。现在的电视机，使用[后一个]和[前一个]按钮。当按下[后一个]按钮时，将切换到下一个预置的频道。想象一下在陌生的城市中的旅店中看电视。当改变频道时，重要的不是几频道，而是节目内容。如果对一个频道的节目不感兴趣，那么可以换下一个频道，而不需要知道它是几频道。
图2 使用选频器做例子的Iterator模式对象图
示例用例图：
超市顾客排队结帐，收银员一个一个顺序的结帐，正好符合我们的迭代器模式，以下是用例图：
代码设计：
先创建Cashier.cs:
/// <summary>
/// Cashier
/// </summary>
public abstract class Cashier
{
/// <summary>
/// First item
/// </summary>
/// <returns></returns>
public abstract object First();
/// <summary>
/// Next item
/// </summary>
/// <returns></returns>
public abstract object Next();
/// <summary>
/// Is complete
/// </summary>
/// <returns></returns>
public abstract bool IsComplete();
/// <summary>
/// Current item
/// </summary>
/// <returns></returns>
public abstract object CurrentCustomer();
}
再创建IConsumer.cs:
/// <summary>
/// Create Cashier class
/// </summary>
public abstract class IConsumer
{
/// <summary>
/// Creaate Cashier
/// </summary>
/// <returns></returns>
public abstract Cashier CreateCashier();
}
再创建Consumer.cs:
/// <summary>
/// Consumer
/// </summary>
public class Consumer:IConsumer
{
private IList<object> items = new List<object>();
public override Cashier CreateCashier()
{
return new CLoseAccount(this);
}
public int Count
{
get { return items.Count; }
}
public object this[int index]
{
get { return items[index]; }
set { items.Insert(index,value); }
}
}
再创建CLoseAccount.cs:
/// <summary>
/// close account
/// </summary>
public class CLoseAccount : Cashier
{
private Consumer CurrentConsumer;
private int Current = 0;
public override object First()
{
return CurrentConsumer[0];
}
public override object Next()
{
++Current;
if (Current < CurrentConsumer.Count)
return CurrentConsumer[Current];
else
return (object)null;
}
public override bool IsComplete()
{
return CurrentConsumer.Count > Current ? true : false;
}
public override object CurrentCustomer()
{
return CurrentConsumer[Current];
}
public CLoseAccount(Consumer consumer)
{
this.CurrentConsumer = consumer;
}
}
最后调用:
public partial class Run : Form
{
public Run()
{
InitializeComponent();
}
private void btnRun_Click(object sender, EventArgs e)
{
Consumer consumer = new Consumer();
consumer[0] = "顾客A";
consumer[1] = "顾客B";
consumer[2] = "顾客C";
consumer[3] = "顾客D";
consumer[4] = "顾客E";
consumer[5] = "顾客F";
consumer[6] = "顾客G";
consumer[7] = "顾客H";
Cashier cashier = new CLoseAccount(consumer);
object custom = cashier.First();
rtbResult.AppendText("顾客排队结帐开始.\n");
while (cashier.IsComplete())
{
rtbResult.AppendText(string.Format("{0}正在结帐.\n", cashier.CurrentCustomer()));
cashier.Next();
}
rtbResult.AppendText("结帐完成.\n");
}
}
结果如下图:
效果及实现要点
1．迭代抽象：访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。
2．迭代多态：为遍历不同的集合结构提供一个统一的接口，从而支持同样的算法在不同的集合结构上进行操作。
3．迭代器的健壮性考虑：遍历的同时更改迭代器所在的集合结构，会导致问题。
适用性
1．访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。
2．支持对聚合对象的多种遍历。
3．为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口(即, 支持多态迭代)。
优点：
1．支持以不同的方式遍历一个容器角色。根据实现方式的不同，效果上会有差别。
2．简化了容器的接口。但是在IList中为了提高可扩展性，容器还是提供了遍历的接口。
3．对同一个容器对象，可以同时进行多个遍历。因为遍历状态是保存在每一个迭代器对象中的。
总结
Iterator模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明的访问集合内部的数据。