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使用迭代器模式來進行Java的設計模式編程

2020-04-01 14:02卡奴達摩 JAVA教程

這篇文章主要介紹了使用迭代器模式來進行Java的設計模式編程,文中對迭代器模式中的容器封裝方面的知識進行了講解,需要的朋友可以參考下

定義:提供一種方法訪問一個容器對象中各個元素,而又不暴露該對象的內部細節。
類型:行為類模式
類圖:

使用迭代器模式來進行Java的設計模式編程

如果要問java中使用最多的一種模式,答案不是單例模式,也不是工廠模式,更不是策略模式,而是迭代器模式,先來看一段代碼吧:

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public static void print(Collection coll){
  Iterator it = coll.iterator();
  while(it.hasNext()){
    String str = (String)it.next();
    System.out.println(str);
  }
}

       這個方法的作用是循環打印一個字符串集合,里面就用到了迭代器模式,java語言已經完整地實現了迭代器模式,Iterator翻譯成漢語就是迭代器的意思。提到迭代器,首先它是與集合相關的,集合也叫聚集、容器等,我們可以將集合看成是一個可以包容對象的容器,例如List,Set,Map,甚至數組都可以叫做集合,而迭代器的作用就是把容器中的對象一個一個地遍歷出來。
 
迭代器模式的結構
抽象容器:一般是一個接口,提供一個iterator()方法,例如java中的Collection接口,List接口,Set接口等。
具體容器:就是抽象容器的具體實現類,比如List接口的有序列表實現ArrayList,List接口的鏈表實現LinkList,Set接口的哈希列表的實現HashSet等。
抽象迭代器:定義遍歷元素所需要的方法,一般來說會有這么三個方法:取得第一個元素的方法first(),取得下一個元素的方法next(),判斷是否遍歷結束的方法isDone()(或者叫hasNext()),移出當前對象的方法remove(),
迭代器實現:實現迭代器接口中定義的方法,完成集合的迭代。
 
舉例

  由于迭代器模式本身的規定比較松散,所以具體實現也就五花八門。我們在此僅舉一例,根本不能將實現方式一一呈現。因此在舉例前,我們先來列舉下迭代器模式的實現方式。

  1.迭代器角色定義了遍歷的接口,但是沒有規定由誰來控制迭代。在Java collection的應用中,是由客戶程序來控制遍歷的進程,被稱為外部迭代器;還有一種實現方式便是由迭代器自身來控制迭代,被稱為內部迭代器。外部迭代器要比內部迭代器靈活、強大,而且內部迭代器在java語言環境中,可用性很弱。

  2.在迭代器模式中沒有規定誰來實現遍歷算法。好像理所當然的要在迭代器角色中實現。因為既便于一個容器上使用不同的遍歷算法,也便于將一種遍歷算法應用于不同的容器。但是這樣就破壞掉了容器的封裝——容器角色就要公開自己的私有屬性,在java中便意味著向其他類公開了自己的私有屬性。

  那我們把它放到容器角色里來實現好了。這樣迭代器角色就被架空為僅僅存放一個遍歷當前位置的功能。但是遍歷算法便和特定的容器緊緊綁在一起了。

  而在Java Collection的應用中,提供的具體迭代器角色是定義在容器角色中的內部類。這樣便保護了容器的封裝。但是同時容器也提供了遍歷算法接口,你可以擴展自己的迭代器。

  好了,我們來看下Java Collection中的迭代器是怎么實現的吧。

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//迭代器角色,僅僅定義了遍歷接口
 
public interface Iterator {
 boolean hasNext();
 Object next();
 void remove();
}
 
//容器角色,這里以List為例。它也僅僅是一個接口,就不羅列出來了
//具體容器角色,便是實現了List接口的ArrayList等類。為了突出重點這里指羅列和迭代器相關的內容
//具體迭代器角色,它是以內部類的形式出來的。AbstractList是為了將各個具體容器角色的公共部分提取出來而存在的。
 
public abstract class AbstractList extends AbstractCollection implements List {
……
//這個便是負責創建具體迭代器角色的工廠方法
public Iterator iterator() {
 return new Itr();
}
 
//作為內部類的具體迭代器角色
 
private class Itr implements Iterator {
 int cursor = 0;
 int lastRet = -1;
 int expectedModCount = modCount;
 
 public boolean hasNext() {
  return cursor != size();
 }
 
 public Object next() {
  checkForComodification();
  try {
   Object next = get(cursor);
   lastRet = cursor++;
   return next;
  } catch(IndexOutOfBoundsException e) {
   checkForComodification();
   throw new NoSuchElementException();
  }
 }
 
 public void remove() {
  if (lastRet == -1)
   throw new IllegalStateException();
   checkForComodification();
 
  try {
   AbstractList.this.remove(lastRet);
   if (lastRet < cursor)
    cursor--;
   lastRet = -1;
   expectedModCount = modCount;
  } catch(IndexOutOfBoundsException e) {
   throw new ConcurrentModificationException();
  }
 }
 
 final void checkForComodification() {
  if (modCount != expectedModCount)
   throw new ConcurrentModificationException();
 }
}

  至于迭代器模式的使用。正如引言中所列那樣,客戶程序要先得到具體容器角色,然后再通過具體容器角色得到具體迭代器角色。這樣便可以使用具體迭代器角色來遍歷容器了……


迭代器模式的優缺點
        迭代器模式的優點有:
簡化了遍歷方式,對于對象集合的遍歷,還是比較麻煩的,對于數組或者有序列表,我們尚可以通過游標來取得,但用戶需要在對集合了解很清楚的前提下,自行遍歷對象,但是對于hash表來說,用戶遍歷起來就比較麻煩了。而引入了迭代器方法后,用戶用起來就簡單的多了。
可以提供多種遍歷方式,比如說對有序列表,我們可以根據需要提供正序遍歷,倒序遍歷兩種迭代器,用戶用起來只需要得到我們實現好的迭代器,就可以方便的對集合進行遍歷了。
封裝性良好,用戶只需要得到迭代器就可以遍歷,而對于遍歷算法則不用去關心。
        迭代器模式的缺點:
對于比較簡單的遍歷(像數組或者有序列表),使用迭代器方式遍歷較為繁瑣,大家可能都有感覺,像ArrayList,我們寧可愿意使用for循環和get方法來遍歷集合。
 
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。
       但是,由于容器與迭代器的關系太密切了,所以大多數語言在實現容器的時候都給提供了迭代器,并且這些語言提供的容器和迭代器在絕大多數情況下就可以滿足我們的需要,所以現在需要我們自己去實踐迭代器模式的場景還是比較少見的,我們只需要使用語言中已有的容器和迭代器就可以了。

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