設計模式之迭代器模式

王若伊_恩赐解脱發表於2024-08-31
設計模式

迭代器模式（Iterator）用於在資料集合中按照順序遍歷集合，在遍歷的同時不需要暴露物件的內部表示，根據不同的需求我們可以採用不同的方式遍歷集合，它主要解決三個問題 1、能夠遍歷一個集合物件。2、我們不需要了解集合物件的內部結構。3、能夠提供多種不同的遍歷方式。

迭代器模式的適用場景

迭代器模式是與集合共生共死的，一般來說，我們只要實現一個集合，就需要同時提供這個集合的迭代器，就像java中的Collection，List、Set、Map等，這些集合都有自己的迭代器。假如我們要實現一個這樣的新的容器，當然也需要引入迭代器模式，給我們的容器實現一個迭代器。引自

接下來就通過示例程式進行迭代器的學習。

UML類圖

設計模式之迭代器模式
這裡寫圖片描述

這段程式的目的就是將書（Book）放到書架（BookShelf）中，並將書的名字按順序顯示出來。如果你對類圖不熟悉可移步 Java利器之UML類圖詳解

介面

Aggregate 介面是所需要遍歷集合的介面，有一個iterator方法，該方法返回一個用於遍歷集合的迭代器，即建立出按順序訪問儲存在我內部元素的物件。

public interface Aggregate {
    public abstract Iterator iterator();
}複製程式碼

當想要遍歷集合中元素時，可以呼叫iterator方法來生成一個實現了Iterator介面的類的例項。對於Iterator介面就是遍歷集合元素的，類似於for迴圈，在此該介面簡單實現為

public interface Iterator {
    public abstract boolean hasNext();
    public abstract Object next();
}複製程式碼

對於這兩個方法應該很常見，hasNext()返回布林型別表示是否有下一個元素,存在下一個元素就返回true，否則返回false，返回false時也就表示該集合元素已全部被遍歷，也是終止條件。next方法返回的就是集合中的當前指向元素，並且將迭代器指向下一個元素，而這些操作，都是Iterator的實現類中處理的。

Book類

public class Book {

    private String name;

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

    public String getName() {
        return name;
    }
}複製程式碼

BookShelf

該類就是表示書架的類，該類有一個陣列books用於存放書籍，並提供了獲取資料，新增書籍及書籍數量的方法，由於實現了Aggregate介面，則需重寫iterator方法，該方法返回BookShelfIterator類的例項作為該類的iterator。當外部想要遍歷書架時就呼叫這個方法。

public class BookShelf implements Aggregate {
    private Book[] books;
    private int last;
    public BookShelf(int maxsize) {
        this.books = new Book[maxsize];
    }
    public Book getBookAt(int index) {
        return books[index];
    }
    public void appendBook(Book book) {
        this.books[last] = book;
        last++;
    }
    public int getLength() {
        return books.length;
    }
    @Override
    public Iterator iterator() {
        return new BookShelfIterator(this);
    }
}複製程式碼

BookShelfIterator

該類是具體的迭代器，實現了Iterator 介面，是迭代器的具體實現，它包含了遍歷集合所必要的資訊，bookShelf表示要遍歷的書架，index表示當前迭代器所指向書籍的下標，構造方法接收要遍歷的書架，並將index初始化為0,hasNext方法是實現介面Iterator的方法，當index小於書架書的長度時表示有下一個資料，否則沒有返回false.next方法就是返回當前所指向的書籍，並將index加一指向下一本書，在這裡相當於for迴圈中i++.讓迴圈變數指向下一個元素。

public class BookShelfIterator implements Iterator {
    private int index;
    private BookShelf bookShelf;

    public BookShelfIterator(BookShelf bookShelf) {
        this.bookShelf = bookShelf;
        this.index = 0;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        if (index < bookShelf.getLength()) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    @Override
    public Object next() {
        Book book=bookShelf.getBookAt(index);
        index++;
        return book;
    }

}複製程式碼

至此迭代器以及實現完畢了，接下來寫測試類進行書架裝書和遍歷。

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        BookShelf bookShelf=new BookShelf(4);
        bookShelf.appendBook(new Book("圖解設計模式"));
        bookShelf.appendBook(new Book("未來簡史"));
        bookShelf.appendBook(new Book("Android效能優化"));
        bookShelf.appendBook(new Book("程式設計師修煉之道"));
        Iterator iterator=bookShelf.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Book book = (Book) iterator.next();
            System.out.println(book.getName());
        }
    }

}複製程式碼

輸出資訊

圖解設計模式
未來簡史
Android效能優化
程式設計師修煉之道複製程式碼

優點

說了這麼多，也許你會疑問為什麼引入Iterator這種複雜的設計模式呢？如果是陣列，直接for迴圈遍歷就可以了。
當然引入迭代器模式最重要的理由是它可以將遍歷和實現分離開來，在示例程式中

        while (iterator.hasNext()) {
            Book book = (Book) iterator.next();
            System.out.println(book.getName());
        }複製程式碼

它只使用了Iterator的hasNext和next方法，並沒有呼叫BookShelf的方法，也就是說這裡的迴圈並不依賴於BookShelf的實現。如果BookShelf開發者想放棄陣列，用Vector取而代之，會如何？不管如何變化只要它能生成Iterator例項，即使不對while迴圈做修改，依然能保證程式正常執行。

在示例程式中，只是簡單的實現從前到後遍歷，當然也可以是其他方式，如從後向前，以及跳躍式遍歷。

好了，關於迭代器模式到這裡已經介紹完畢了。有問題歡迎留言指出，Have a wonderful day .

如需文章中所寫程式碼，請移步GitHub檢視

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