图解Java设计模式之迭代器模式

作者: 小小一技术驿站 | 来源:发表于2020-03-29 16:55 被阅读0次

@TOC

看一个具体的需求

编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系。如图：

在这里插入图片描述

传统的方式的问题分析

1）将学院看做是学校的子类，系是学院的子类，这样实际上是站在组织大小来进行分层次的。
2）实际上我们的要求是：在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系，因此这种方案，不能很好实现遍历操作。

迭代器模式基本介绍

1）迭代器模式（Iterator Pattern）是常用的设计模式，属于行为型模式
2）如果我们的集合元素是用不同的方式实现的，有数组，还有java的集合类，或者还有其他方式，当客户端要遍历这些集合元素的时候就要使用多种遍历方式，而且还会暴露元素的内部结构，可以考虑使用迭代器模式解决。
3）迭代器模式，提供一种遍历集合元素的统一接口，用一致的方法遍历集合元素，不需要知道集合对象的底层表示，即：不暴露其内部的结构。

迭代器模式的原理类图

在这里插入图片描述

说明：
1）Iterator ：迭代器接口，是系统提供，含义 hasNext、next、remove
2）ConcreteIterator ：具体的迭代器类，管理迭代。
3）Aggregate ：一个统一的聚合接口，将客户端和具体聚合解耦。
4）ConcreteAggreage ：具体的聚合持有对象集合，并提供一个方法，返回一个迭代器，该迭代器可以正确遍历集合
5）Client ：客户端，通过Iterator和Aggregate依赖子类。

迭代器模式应用实例

应用实例要求编写程序展示一个学校院系结构:需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系。

在这里插入图片描述

package com.example.demo.iterator;

import java.util.Iterator;

import javax.swing.text.Position;

public class ComputerCollegeIterator implements Iterator{
    
    // 这里我们需要Department 是以怎样的方式存放
    private Department[] departments;
    // 遍历的位置
    private int position = 0;

    public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
        super();
        this.departments = departments;
    }

    /**
     * 判断是否还有下一个元素
     */
    @Override
    public boolean hasNext() {
        // TODO Auto-generated method stub
        if (departments.length <= position || departments[position] == null) {
            return false;
        }
        return true;
    }

    @Override
    public Object next() {
        // TODO Auto-generated method stub
        Department department = departments[position];
        position += 1;
        return department;
    }

}
package com.example.demo.iterator;

import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class InfoColleageIterator implements Iterator{
    
    /**
     * 信息工程学院是以list方式存放系
     */
    private List<Department> departmentList;
    
    /**
     * 索引
     */
    private int index = -1;
    
    public InfoColleageIterator(List<Department> departmentList) {
        super();
        this.departmentList = departmentList;
    }

    /**
     * 判断list中还有没有下一个元素
     */
    @Override
    public boolean hasNext() {
        // TODO Auto-generated method stub
        if (index >= departmentList.size() - 1) {
            return false;
        }
        index += 1;
        return true;
    }

    @Override
    public Object next() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return departmentList.get(index);
    }
    
    /**
     * remove空实现
     */
    public void remove() {
        
    }

}
package com.example.demo.iterator;

/**
 * 系
 * @author zhaozhaohai
 *
 */
public class Department {
    
    private String name;
    
    private String desc;

    public Department(String name, String desc) {
        super();
        this.name = name;
        this.desc = desc;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getDesc() {
        return desc;
    }

    public void setDesc(String desc) {
        this.desc = desc;
    }
    
    

}
package com.example.demo.iterator;

import java.util.Iterator;

public interface College {
    
    public String getName();
    
    /**
     * 增加系的方法
     * @param name
     * @param desc
     */
    public void addDepartment(String name, String desc);
    
    /**
     * 返回一个迭代器，遍历
     * @return
     */
    public Iterator createIterator();

}
package com.example.demo.iterator;

import java.util.Iterator;

public class ComputerCollege implements College{
    
    private Department[] departments;
    // 保持当前数组的对象个数
    private int numOfDepartment = 0;
    
    public ComputerCollege() {
        departments = new Department[5];
        addDepartment("java", "java");
        addDepartment("前端", "前端");
        addDepartment("大数据", "大数据");
    }

    @Override
    public String getName() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return "计算机学院";
    }

    @Override
    public void addDepartment(String name, String desc) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Department department = new Department(name, desc);
        departments[numOfDepartment] = department;
        numOfDepartment += 1;
    }

    @Override
    public Iterator createIterator() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new ComputerCollegeIterator(departments);
    }

}
package com.example.demo.iterator;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class InfoCollege implements College{
    
    private List<Department> departmentList;
    
    public InfoCollege() {
        departmentList = new ArrayList<Department>();
        addDepartment(" 信息安全专业 ", "信息安全专业");
        addDepartment("网络安全专业", "网络安全专业");
        addDepartment("工程安全专业", "工程安全专业");
    }

    @Override
    public String getName() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return "信息工程学院";
    }

    @Override
    public void addDepartment(String name, String desc) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Department department = new Department(name, desc);
        departmentList.add(department);
    }

    @Override
    public Iterator createIterator() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return new InfoColleageIterator(departmentList);
    }

}
package com.example.demo.iterator;

import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class OutPutImpl {
    
    
    // 学院集合
    private List<College> colleges;
    
    public OutPutImpl(List<College> colleges) {
        super();
        this.colleges = colleges;
    }
    
    /**
     * 遍历所有学院，然后调用printDepartment 输出各个学院的系
     */
    public void printCollege() {
        // 从collegeList 取出所有学院，Java中的list 已经实现Iterator
        Iterator iterator = colleges.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            // 取出一个学院
            College college = (College) iterator.next();
            System.out.println("====" + college.getName() + "====");
            printDepartment(college.createIterator());
        }
    }

    /**
     * 输出学院里的系
     * @param iterator
     */
    public void printDepartment(Iterator iterator) {
        while (iterator.hasNext()) {
            Department department = (Department)iterator.next();
            System.out.println(department.getName());
        }
    }

}
package com.example.demo.iterator;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        // 创建学院
        List<College> colleges = new ArrayList<College>();
        ComputerCollege college = new ComputerCollege();
        InfoCollege infoCollege = new InfoCollege();
        colleges.add(college);
        //colleges.add(infoCollege);
        OutPutImpl outPutImpl = new OutPutImpl(colleges);
        outPutImpl.printCollege();
    }

}

迭代器模式在JDK - ArrayList 集合应用的源码分析

在这里插入图片描述

对类图的角色分析和说明：
1）内部类Itr 充当具体实现迭代器 Iterator 的类，作为ArrayList 内部类
2）Lits 就是充当类聚合接口，含有一个Iterator() 方法，返回一个迭代器对象
3）ArrayList 是实现聚合接口 List 的子类，实现类iterator()
4）Iterator 接口系统提供
5）迭代器模式解决了，不同集合（ArrayList，LinkedList）统一遍历问题

迭代器模式的注意事项和细节

优点：
1）提供一个统一的方法遍历对象，客户不用再考虑聚合的类型，使用一种方法就可以遍历对象了。
2）隐藏了聚合的内部结构，客户端要遍历聚合的时候只能取到迭代器，而不会知道聚合的具体组成。
3）提供了一种设计思想，就是一个类应该只有一个引起变化的原因（叫做单一职责原则）。在聚合类中，我们把迭代器分开，就是要把管理对象集合和遍历对象集合的责任分开，这样一来集合改变的话，只影响到聚合对象。而如果遍历方式改变的话，只影响到了迭代器。
4）当要展示一组相似对象，或者遍历一组相同对象时使用，适合使用迭代器模式。
缺点：
1）每个聚合对象都要一个迭代器，会生成多个迭代器不好管理类。

图解Java设计模式之迭代器模式

看一个具体的需求

传统的方式的问题分析

迭代器模式基本介绍

迭代器模式的原理类图

迭代器模式应用实例

迭代器模式在JDK - ArrayList 集合应用的源码分析

迭代器模式的注意事项和细节

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