迭代器模式:理解与实践
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(一)什么是迭代器模式迭代器模式应该是23种设计模式中,程序员最容易理解的设计模式了,因为迭代器模式在日常的开发过程中经常使用到。以最常见的循环为例:
for(int i=0;i arr.length;i++){ System.out.print(arr[i]);
上面的这段代码通过循环逐一将arr的下标加1,从而实现了遍历数组的功能。
但是通过循环实现遍历的话依赖于集合对象内部,因此就有了一种能顺序访问集合对象中各个元素,又无需依赖对象内部表示的设计模式 迭代器模式。
(二)迭代器模式中的角色迭代器模式中的角色主要有4种:
1、迭代器接口(Iterator):定义访问和遍历集合元素的接口,一般包含next()和hasNext()方法。
2、具体迭代器(ConcreteIterator):该角色用于实现迭代器接口,迭代器的核心遍历逻辑在这里实现。
3、集合接口(Aggregate):集合接口定义了创建迭代器的接口方法,内部定义了iterator方法。
4、具体集合(ConcreteAggregate):该角色用于实现集合接口,他会创建出具体的Iterator角色。
看到这里如果你觉得比较疑惑不要紧,下面会通过代码的方式来加深理解。
(三)迭代器模式的代码实现首先说一下这段代码的场景,定义了一个教室的类,又定义了学生的类,实现遍历教室中学生的功能。
代码列表如下:
interface Aggregate:集合接口 interface Iterator:迭代器接口 class Classroom:教室类,实现集合接口,属于具体的集合 class ClassroomIterator:教室迭代器,实现迭代器接口,属于具体的迭代器 class Student:学生类
首先把迭代器模式中的两个接口角色定义出来:
public interface Aggregate { Iterator iterator(); public interface Iterator { boolean hasNext(); Object next();
接着定义学生类:
@Data @AllArgsConstructor public class Student { private String name;
接着定义教室类,在教室类中我们定义了Student集合,以及当前的集合长度和最大长度。同时实现Aggregate接口的iterator方法,这个方法将会返回一个迭代器对象。这个迭代器对象由ClassroomIterator提供
public class Classroom implements Aggregate{ private Student[] students; private int length=0; private int maxSize; public Classroom(int maxSize){ this.maxSize=maxSize; students=new Student[maxSize]; public Student getStudent(int index){ return students[index]; public boolean addStudent(Student student){ if (length =maxSize){ return false; this.students[length]=student; length++; return true; public int getLength(){ return this.length; @Override public Iterator iterator() { return new ClassroomIterator(this);
最后就是ClassroomIterator对象了,ClassroomIterator属于迭代器的具体实现,这里需要实现hasNext方法和next方法
public class ClassroomIterator implements Iterator{ private Classroom classroom; private int index; public ClassroomIterator(Classroom classroom){ this.classroom=classroom; this.index=0; @Override public boolean hasNext() { if (this.index classroom.getLength()){ return true; return false; @Override public Object next() { Student student = classroom.getStudent(index); index++; return student;
最后就是使用了,通过迭代器对象,我们可以直接遍历classroom对象:
public static void main(String[] args) { Classroom classroom=new Classroom(3); classroom.addStudent(new Student("张三")); classroom.addStudent(new Student("李四")); classroom.addStudent(new Student("王五")); Iterator iterator = classroom.iterator(); while (iterator.hasNext()){ Student next = (Student) iterator.next(); System.out.println(next.getName());(四)迭代器模式的作用
看到这里很多人可能会有疑问,写了一堆,用循环不是更方便吗?迭代器模式最大的作用是将遍历和具体的实现分开,以上面的测试方法为例,遍历时我们始终只用到了iterator对象,而没有用到classroom,这就意味着我们之后可以完全复用这段代码实现遍历。
另一方面,如果我们发现在classroom里使用数组存储student,后续无法扩容,想改为List集合,这个时候我们只需要修改ClassroomIterator和Classroom这两个具体实现角色即可。而不用对使用中的代码做任何修改,就比如上面这段测试遍历代码不需要任何变动。如果用的是for循环或者while循环,就意味着所有用到循环的地方都需要修改代码。
(五)迭代器模式在源码中的应用迭代器模式的应用我们在敲代码时肯定都用过,迭代器模式最佳实践就是JDK中Iterator接口的设计
public interface Iterator E { boolean hasNext(); E next(); default void remove() { throw new UnsupportedOperationException("remove"); default void forEachRemaining(Consumer ? super E action) { Objects.requireNonNull(action); while (hasNext()) action.accept(next());
具体的迭代器实现最常用的就是集合,随便找个ArrayList看一下源码:
整体的实现逻辑和我们上面实现的基本上十分相似。
(五)总结在学习设计模式的时候,会慢慢开始理解为什么要设计接口,而不是直接写各种类。如果用具体的类去解决一个个需求,就会导致类之间的强依赖,这些类也难以被拆分出来作为组件复用。我是鱼仔,我们下期再见!
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