15. 迭代器模式（Iterator Pattern）

动机(Motivate):
    在软件构建过程中，集合对象内部结构常常变化各异。但对于这些集合对象，我们希望在不暴露其内部结构的同时，可以让外部客户代码透明地访问其中包含的元素;同时这种“透明遍历”也为“ 同一种算法在多种集合对象上进行操作”提供了可能。

    使用面向对象技术将这种遍历机制抽象为“迭代器对象”为“应对变化中的集合对象”提供了一种优雅的方法。
意图(Intent):
    提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。-------《设计模式》GOF
结构图（Struct):
            
适用性：  

1．访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。

2．支持对聚合对象的多种遍历。

3．为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口(即, 支持多态迭代)。
生活中的例子：
    迭代器提供一种方法顺序访问一个集合对象中各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示。在早期的电视机中，一个拨盘用来改变频道。当改变频道时，需要手工转动拨盘移过每一个频道，而不论这个频道是否有信号。现在的电视机，使用[后一个]和[前一个]按钮。当按下[后一个]按钮时，将切换到下一个预置的频道。想象一下在陌生的城市中的旅店中看电视。当改变频道时，重要的不是几频道，而是节目内容。如果对一个频道的节目不感兴趣，那么可以换下一个频道，而不需要知道它是几频道。

                      
代码实现：
    在面向对象 的软件设计中，我们经常会遇到一类集合对象，这类集合对象的内部结构可能有着各种各样的实现，但是归结起来，无非有两点是需要我们去关心的：一是集合内部 的数据存储结构，二是遍历集合内部的数据。面向对象设计原则中有一条是类的单一职责原则，所以我们要尽可能的去分解这些职责，用不同的类去承担不同的职 责。Iterator模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明的访问集合内部的数据。下面看一个简单的示意性例子，类结构图如下：
               
    首先有一个抽象的聚集，所谓的聚集就是就是数据的集合，可以循环去访问它。它只有一个方法GetIterator()让子类去实现，用来获得一个迭代器对象。      

 

 

    /// <summary>
    /// 抽象聚焦
    /// </summary>

    interface IList
    {
        IIterator GetIterator();
    }

 

 

    抽象的迭代器，它是用来访问聚集的类，封装了一些方法，用来把聚集中的数据按顺序读取出来。通常会有MoveNext()、CurrentItem()、Fisrt()、Next()等几个方法让子类去实现。

    /// <summary>
    /// 抽象迭代器
    /// </summary>
    interface IIterator
    {
        bool MoveNext();

        Object CurrentItem();

        void First();

        void Next();
    }

    具体的聚集，它实现了抽象聚集中的唯一的方法，同时在里面保存了一组数据，这里我们加上Length属性和GetElement()方法是为了便于访问聚集中的数据。

    /// <summary>
    ///  具体聚集
    /// </summary>
    class ConcreteList : Interface.IList
    {
        int[] list;

        public ConcreteList()
        {
            list = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 };
        }


        public Interface.IIterator GetIterator()
        {
            return new ConcreteIterator(this);
        }

        public int Length
        {
            get { return list.Length; }
        }


        public int GetElement(int index)
        {
            return list[index];
        }
    }

 

 

    具体迭代器，实现了抽象迭代器中的四个方法，在它的构造函数中需要接受一个具体聚集类型的参数，在这里面我们可以根据实际的情况去编写不同的迭代方式。

 

    /// <summary>
    /// 具体迭代器
    /// </summary>
    class ConcreteIterator : Interface.IIterator
    {
        private ConcreteList list;

        private int index;


        public ConcreteIterator(ConcreteList list)
        {
            this.list = list;

            this.index = 0;
        }


        public bool MoveNext()
        {
            if (index < list.Length)
            {
                return true;
            }
            else
            {
                return false;
            }
        }

        public object CurrentItem()
        {
            return list.GetElement(index);
        }

        public void First()
        {
            index = 0;
        }

        public void Next()
        {
            if (index < list.Length)
            {
                index++;
            }
        }
    }

 

 简单的客户端程序调用：

    class Program
    {
        /// <summary>
        /// 客户端程序
        /// </summary>
        /// <param name="args"></param>
        static void Main(string[] args)
        {
            Interface.IIterator iterator;

            Interface.IList list = new Class.ConcreteList();

            iterator = list.GetIterator();

            while (iterator.MoveNext())
            {
                int i = (int)iterator.CurrentItem();

                Console.WriteLine(i.ToString());

                iterator.Next();
            }

            Console.Read();
        }
    }

 

 

 

.NET中Iterator中的应用：
在.NET下实现Iterator模式，对于聚集接口和迭代器接口已经存在了，其中IEnumerator扮演的就是迭代器的角色，它的实现如下：

 1 public interface IEumerator
 2 
 3 {
 4     object Current
 5     {
 6         get;
 7     }
 8 
 9     bool MoveNext();
10 
11     void Reset();
12 
13 }

    属性Current返回当前集合中的元素，Reset()方法恢复初始化指向的位置，MoveNext()方法返回值true表示迭代器成功前进到集合中的下一个元素，返回值false表示已经位于集合的末尾。能够提供元素遍历的集合对象，在.Net中都实现了IEnumerator接口。

    IEnumerable则扮演的就是抽象聚集的角色，只有一个GetEnumerator()方法，如果集合对象需要具备跌代遍历的功能，就必须实现该接口。

1 public interface IEnumerable
2 
3 {
4     IEumerator GetEnumerator();
5 }

Iterator实现要点：

1．迭代抽象：访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。

2．迭代多态：为遍历不同的集合结构提供一个统一的接口，从而支持同样的算法在不同的集合结构上进行操作。

3．迭代器的健壮性考虑：遍历的同时更改迭代器所在的集合结构，会导致问题。