基本需求:
- 展示一個學校的結構，比如一個學校下面有多個學院，學院下面有多個系，對其節點主要是遍歷，與組合模式略有不同
傳統方案：
- 學校<-學院<-系 依次繼承
- 這種方式，在一個頁面中展示出學校的院系組成，一個學校有多個學院，一個學院有多個系，因此這種方案，不能很好實現的遍歷的操作，並且他們之間也沒有繼承關係，使用繼承並不合適
基本介紹：
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迭代器模式（Iterator）是常用的設計模式，屬於行為型模式，這種模式用於順序訪問集合物件的元素，不需要知道集合物件的底層表示
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如果我們的集合元素是用不同的方式實現的，有陣列，還有java的集合類，或者還有其他方式，當客戶端要遍歷這些集合元素的時候就要使用多種遍歷方式，而且還會暴露元素的內部結構，可以考慮使用迭代器模式解決
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迭代器模式提供一種遍歷集合元素的統一介面，用一致的方法遍歷集合元素，不需要知道集合物件的底層表示，即：不暴露其內部的結構
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把在元素之間遊走的責任交給迭代器，而不是聚合物件
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由於迭代器模式將儲存資料和遍歷資料的職責分離，增加新的聚合類需要對應增加新的迭代器類，類的個數成對增加，這在一定程度上增加了系統的複雜性
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UML類圖（原理）
- 說明
- Iterator：迭代器介面，直接使用JDK提供的即可提供，含有hasNext, next, remove
- ConcreteIterator:具體的迭代器類，進行元素迭代，其內部元素的以不同的方式進行儲存，例如陣列、list等
- Aggregate:一個統一的聚合介面，將客戶端和具體聚合解耦，進行元素的儲存
- ConcreteAggreage:具體的聚合持有物件集合，並提供一個方法，返回一個迭代器，該迭代器可以正確遍歷集合，和ConcreteIterator一一對應
- Element:集合內部所儲存的元素
- 實際情況中一般將ConcreteIterator作為內部類放入ConcreteAggreage類中，直接省去了元素集合elementes的傳遞
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UML類圖（案例）
- 說明
- OutputImpl：用於輸出資訊的輔助類
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程式碼實現
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迭代器類不作為持有迭代集合類的內部類
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@Data @AllArgsConstructor public class Department { // 迭代器內部元素 private String name; private String description; } -
public class ComputerCollegeIterator implements Iterator { // 計算機學院迭代器，元素使用陣列儲存 一般會將迭代器實現類作為需要迭代物件的內部類 private Department[] departments; // 當前位置指標 private int index = 0; public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) { this.departments = departments; } // 判斷是否有下一個元素 @Override public boolean hasNext() { return !(this.index >= this.departments.length); } // 返回下一個元素 @Override public Department next() { return this.departments[this.index++]; } @Override public void remove() { // 移除方法空實現 } } -
public class InfoCollegeIterator implements Iterator { // 資訊工程學院迭代器，元素使用List集合儲存 一般會將迭代器實現類作為需要迭代物件的內部類 private List<Department> departments; // 當前位置指標 private int index = 0; public InfoCollegeIterator(List<Department> departments) { this.departments = departments; } // 判斷是否有下一個元素 @Override public boolean hasNext() { return !(this.index >= this.departments.size()); } // 返回下一個元素 @Override public Department next() { return this.departments.get(this.index++); } @Override public void remove() { // 移除方法空實現 } } -
public interface College { // 學院介面 // 獲取學院名稱 String getName(); // 給學院內部新增系 void addDepartment(String name, String description); // 獲取該學院所對應的迭代器 Iterator createIterator(); } // 實現類一 計算機學院 class ComputerCollege implements College { // 儲存內部元素的集合，用於獲取迭代器 private Department[] departments; // 當前元素位置指標 private int index; public ComputerCollege() { this.departments = new Department[5]; this.index = 0; addDepartment("Java專業", "Java專業 "); addDepartment("PHP專業", "PHP專業 "); addDepartment("大資料專業", "大資料專業"); } @Override public String getName() { return "計算機學院"; } @Override public void addDepartment(String name, String description) { Department department = new Department(name, description); this.departments[this.index++] = department; } @Override public Iterator createIterator() { return new ComputerCollegeIterator(this.departments); } } // 實現類二 資訊工程學院 class InfoCollege implements College { // 儲存內部元素的集合，用於獲取迭代器 private List<Department> departments; public InfoCollege() { this.departments = new ArrayList<Department>(); addDepartment("資訊保安專業", "資訊保安專業"); addDepartment("網路安全專業", "網路安全專業"); addDepartment("伺服器安全專業", "伺服器安全專業"); } @Override public String getName() { return "資訊工程學院"; } @Override public void addDepartment(String name, String description) { this.departments.add(new Department(name, description)); } @Override public Iterator createIterator() { return new InfoCollegeIterator(this.departments); } } -
public class OutputImpl { // 輸出迭代器元素內部的實現類 private List<College> colleges; public OutputImpl(List<College> colleges) { this.colleges = colleges; } public void printCollege() { // 獲取List集合內部的迭代器 Iterator<College> iterator = colleges.iterator(); while (iterator.hasNext()) { College college = iterator.next(); System.out.println("======" + college.getName() + "======"); // 獲取學院內部系的迭代器進行迭代輸出 而不需要知道元素再內部以什麼形式的集合存在，統一了遍歷方式 printDepartment(college.createIterator()); } } private void printDepartment(Iterator iterator) { while (iterator.hasNext()) { Department department = (Department) iterator.next(); if (null != department) { System.out.println(department.getName() + "-----" + department.getDescription()); } } } } -
public class Client { public static void main(String[] args) { // 建立學院的集合 List<College> colleges = new ArrayList<College>(); colleges.add(new ComputerCollege()); colleges.add(new InfoCollege()); // 建立輸出類 並迭代輸出學院及其下面的系 OutputImpl output = new OutputImpl(colleges); output.printCollege(); } }
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迭代器類作為持有迭代集合類的內部類
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// 實現類一 計算機學院 public class ComputerCollege implements College { // 儲存內部元素的集合，用於獲取迭代器 private Department[] departments; // 當前元素位置指標 private int index; public ComputerCollege() { this.departments = new Department[5]; this.index = 0; addDepartment("Java專業", "Java專業 "); addDepartment("PHP專業", "PHP專業 "); addDepartment("大資料專業", "大資料專業"); } @Override public String getName() { return "計算機學院"; } @Override public void addDepartment(String name, String description) { Department department = new Department(name, description); this.departments[this.index++] = department; } @Override public Iterator createIterator() { return new ComputerCollegeIterator(); } // 迭代器類作為持有迭代集合類的內部類 private class ComputerCollegeIterator implements Iterator { // 計算機學院迭代器，元素使用陣列儲存 一般會將迭代器實現類作為需要迭代物件的內部類 // 當前位置指標 private int index = 0; // 判斷是否有下一個元素 直接使用上層類的元素集合即可 @Override public boolean hasNext() { return !(this.index >= ComputerCollege.this.departments.length); } // 返回下一個元素 直接使用上層類的元素集合即可 @Override public Department next() { return ComputerCollege.this.departments[this.index++]; } @Override public void remove() { // 移除方法空實現 } } } -
// 實現類二 資訊工程學院 public class InfoCollege implements College { // 儲存內部元素的集合，用於獲取迭代器 private List<Department> departments; public InfoCollege() { this.departments = new ArrayList<Department>(); addDepartment("資訊保安專業", "資訊保安專業"); addDepartment("網路安全專業", "網路安全專業"); addDepartment("伺服器安全專業", "伺服器安全專業"); } @Override public String getName() { return "資訊工程學院"; } @Override public void addDepartment(String name, String description) { this.departments.add(new Department(name, description)); } @Override public Iterator createIterator() { return new InfoCollegeIterator(); } // 迭代器類作為持有迭代集合類的內部類 private class InfoCollegeIterator implements Iterator { // 資訊工程學院迭代器，元素使用List集合儲存 一般會將迭代器實現類作為需要迭代物件的內部類 // 當前位置指標 private int index = 0; // 判斷是否有下一個元素 直接使用上層類的元素集合即可 @Override public boolean hasNext() { return !(this.index >= InfoCollege.this.departments.size()); } // 返回下一個元素 直接使用上層類的元素集合即可 @Override public Department next() { return InfoCollege.this.departments.get(this.index++); } @Override public void remove() { // 移除方法空實現 } } }
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jdk原始碼：
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在jdk的ArrayList原始碼中就使用到了迭代器模式
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UML類圖
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說明
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List就是充當了聚合介面，含有一個iterator()方法，返回一個迭代器物件
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ArrayList是實現聚合介面List的子類，實現了iterator()
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ArrayList內部的elementData屬性就是存放元素的集合，是一個陣列Object[]
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Itr充當具體實現迭代器Iterator的類，作為ArrayList內部類
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Iterator介面JDk提供
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public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { // 儲存元素的集合 transient Object[] elementData; // 實現獲取迭代器方法 public Iterator<E> iterator() { return new Itr(); } /** * An optimized version of AbstractList.Itr */ // 作為ArrayList內部類 實現迭代器Iterator private class Itr implements Iterator<E> { ...... } }
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注意事項：
- 提供一個統一的方法遍歷物件，客戶不用再考慮聚合的型別，使用一種方法就可以遍歷物件了
- 隱藏了聚合的內部結構，客戶端要遍歷聚合的時候只能取到迭代器，而不會知道聚合的具體組成
- 提供了一種設計思想，就是一個類應該只有一個引起變化的原因（叫做單一責任原則）。在聚合類中，我們把迭代器分開，就是要把管理物件集合和遍歷物件集合的責任分開，這樣一來集合改變的話，隻影響到聚合物件。而如果遍歷方式改變的話，隻影響到了迭代器
- 當要展示一組相似物件，或者遍歷一組相同物件時使用, 適合使用迭代器模式
- 每個聚合物件都要一個迭代器，會生成多個迭代器不好管理類