迭代器模式（Interator Pattern）-有解無憂

一、模式動機

迭代器模式（Iterator Pattern）是一種使用頻率非常高的行為型設計模式，迭代器用于對一個聚合物件進行遍歷，通過引入迭代器可以將資料的遍歷功能從聚合物件中分離出來，聚合物件只負責存盤資料，而遍歷資料由迭代器來完成，簡化了聚合物件的設計，更符合“單一職責原則”的要求，Java語言提供了對迭代器模式的完美支持，通常我們不需要自己定義新的迭代器，直接使用Java提供的迭代器即可，迭代器模式又稱為“游標（Cursor）模式”，它是一種物件行為型模式，
類比：

電視機 ? ? 存盤電視頻道的集合 ? ? 聚合類(Aggregate Classes)
電視機遙控器 ? ? 操作電視頻道 ? ? 迭代器(Iterator)
如何訪問一個聚合物件中的元素但又不需要暴露它的內部結構，還能提供多種不同的遍歷方式 ? ? 迭代器模式

二、模式定義

迭代器模式(Iterator Pattern) ：提供一種方法來訪問聚合物件，而不用暴露這個物件的內部表示，
提供一個外部的迭代器對聚合物件進行訪問和遍歷，迭代器中定義了一個訪問該聚合物件的介面，并且可以跟蹤當前遍歷的元素，了解哪些元素已經遍歷，哪些沒有，
其別名為游標(Cursor)
迭代器模式是一種物件行為型模式

三、模式結構

抽象迭代器類

public interface Iterator {
    public void first();              //將游標指向第一個元素
    public void next();               //將游標指向下一個元素
    public boolean hasNext();         //判斷是否存在下一個元素
    public Object currentItem();      //獲取游標指向的當前元素
}

具體迭代器類

public class ConcreteIterator implements Iterator {
    private ConcreteAggregate objects; //維持一個對具體聚合物件的參考，以便于訪問存盤在聚合物件中的資料
    private int cursor;         //定義一個游標，用于記錄當前訪問位置
    public ConcreteIterator(ConcreteAggregate objects) {
        this.objects=objects;
    }
    public void first() {  ......  }		
    public void next() {  ......  }
    public boolean hasNext( ) {  ......  }	
    public Object currentItem( ) {  ......  }
}

抽象聚合類

public interface Aggregate {
    Iterator createIterator( );
}

具體聚合類

public class ConcreteAggregate implements Aggregate {	
    ......	
    public Iterator createIterator( ) {
        return new ConcreteIterator(this);
    }
    ......
}

四、案例實作

案例背景

遙控操控電視頻道遍歷

案例結構

代碼實作

抽象迭代器類：電視機遙控器類

public interface TVInterator {

    void setChannel(int i);
    Object currentChannel();
    void next();
    void previous();
    boolean isLast();
    boolean isFirst();

}

抽象聚合類

public interface Television {

    TVInterator createInterator();

}

具體電視機類：創維電視機類

public class SkyworthTelevision implements Television{

    private Object[] obj = {"CCTV-1","CCTV-2","CCTV-3","CCTV-4","CCTV-5","CCTV-6"};

    @Override
    public TVInterator createInterator() {
        return new SkyworthInterator(obj);
    }

}

具體電視機類：TCL

public class TCLTelevision implements Television{

    private Object[] obj = {"湖南衛視","上海衛視","山西衛視","河北衛視","上海衛視","北京衛視"};

    @Override
    public TVInterator createInterator() {
        return new SkyworthInterator(obj);
    }

}

具體電視機遙控器類：創維

public class SkyworthInterator implements TVInterator{

    private int currentIndex = 0;
    private Object obj[];

    public SkyworthInterator(Object[] obj) {
        this.obj = obj;
    }

    @Override
    public void setChannel(int i) {
        currentIndex = i;
    }

    @Override
    public Object currentChannel() {
        return obj[currentIndex];
    }

    @Override
    public void next() {
        if (currentIndex < obj.length){
            currentIndex ++;
        }
    }

    @Override
    public void previous() {
        if (currentIndex > 0){
            currentIndex --;
        }
    }

    @Override
    public boolean isLast() {
        return currentIndex == obj.length;
    }

    @Override
    public boolean isFirst() {
        return currentIndex ==0;
    }
}

具體電視機遙控器類：TCL

public class TCLInterator implements TVInterator{

    private int currentIndex = 0;
    private Object obj[];

    public TCLInterator(Object[] obj) {
        this.obj = obj;
    }

    @Override
    public void setChannel(int i) {
        currentIndex = i;
    }

    @Override
    public Object currentChannel() {
        return obj[currentIndex];
    }

    @Override
    public void next() {
        if (currentIndex < obj.length){
            currentIndex ++;
        }
    }

    @Override
    public void previous() {
        if (currentIndex > 0){
            currentIndex --;
        }
    }

    @Override
    public boolean isLast() {
        return currentIndex == obj.length;
    }

    @Override
    public boolean isFirst() {
        return currentIndex ==0;
    }
}

客戶類

public class Client {

    public static void display(Television tv){
        TVInterator interator = tv.createInterator();
        System.out.println("電視機頻道：");
        while (!interator.isLast()){
            System.out.println(interator.currentChannel().toString());
            interator.next();
        }
    }
    public static void reverseDisplay(Television tv){
        TVInterator interator = tv.createInterator();
        interator.setChannel(6);
        System.out.println("逆向遍歷電視機頻道：");
        while (!interator.isFirst()){
            interator.previous();
            System.out.println(interator.currentChannel().toString());
        }
    }

    public static void main(String a[]) {
        Television tv = (Television) XMLUtil.getBean();
        display(tv);
        System.out.println("===============");
        reverseDisplay(tv);
    }

}

案例分析

如果需要增加一個新的具體聚合類，只需增加一個新的聚合子類和一個新的具體迭代器類即可，原有類別庫代碼無須修改，符合開閉原則
如果需要更換一個迭代器，只需要增加一個新的具體迭代器類作為抽象迭代器類的子類，重新實作遍歷方法即可，原有迭代器代碼無須修改，也符合開閉原則
如果要在迭代器中增加新的方法，則需要修改抽象迭代器的源代碼，這將違背開閉原則

五、模式分析

聚合物件的兩個職責：
- 存盤資料，聚合物件的基本職責
- 遍歷資料，既是可變化的，又是可分離的
將遍歷資料的行為從聚合物件中分離出來，封裝在迭代器物件中
由迭代器來提供遍歷聚合物件內部資料的行為，簡化聚合物件的設計，更符合單一職責原則

六、總結

模式優點

支持以不同的方式遍歷一個聚合物件，在同一個聚合物件上可以定義多種遍歷方式
簡化了聚合類
由于引入了抽象層，增加新的聚合類和迭代器類都很方便，無須修改原有代碼，符合開閉原則

模式缺點

在增加新的聚合類時需要對應地增加新的迭代器類，類的個數成對增加，這在一定程度上增加了系統的復雜性
抽象迭代器的設計難度較大，需要充分考慮到系統將來的擴展，在自定義迭代器時，創建一個考慮全面的抽象迭代器并不是一件很容易的事情

使用情形

訪問一個聚合物件的內容而無須暴露它的內部表示
需要為一個聚合物件提供多種遍歷方式
為遍歷不同的聚合結構提供一個統一的介面，在該介面的實作類中為不同的聚合結構提供不同的遍歷方式，而客戶端可以一致性地操作該介面

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標籤：設計模式

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