迭代器模式、观察者模式

迭代器模式、观察者模式

迭代器模式

关注数据遍历,且分离数据与迭代器，实现解耦

一、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：

二、传统的设计方案(类图)

三、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，不能很好实现的遍历的操作

3)解决方案：=; 迭代器模式

四、迭代器模式基本介绍

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。

原理类图

**对原理类图的说明-即(迭代器模式的角色及职责)** > 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**

五、迭代器模式应用实例

1)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。

2)设计思路分析

Iterator：输出的方式，遍历方式

College：真正需要遍历的集合，数据

3)代码实现

主函数

public class Client {<!-- -->
    public static void main(String[] args) {<!-- -->
        //创建学院
        List;College; collegeList = new ArrayList;College;();

        ComputerCollege computerCollege = new ComputerCollege(); 
        InfoCollege infoCollege = new InfoCollege();

        collegeList.add(computerCollege);
        //collegeList.add(infoCollege);


        OutPutImpl outPutImpl = new OutPutImpl(collegeList); 
        outPutImpl.printCollege();
    }
}

College学院接口

//College学院接口
public interface College {<!-- -->
    //获取学院名
    public String getName();

    //增加系的方法
    public void addDepartment(String name, String desc);

    //返回一个迭代器,遍历
    public Iterator	createIterator();
}

ComputerCollege计算机学院

//计算机学院
public class ComputerCollege implements College {<!-- -->
    Department[] departments;
    int numOfDepartment = 0 ;// 保存当前数组的对象个数
    
    public ComputerCollege() {<!-- --> 
        departments = new Department[5];
        addDepartment("Java 专业", " Java 专业  ");
        addDepartment("PHP 专业", " PHP 专业  ");
        addDepartment("大数据专业", "  大数据专业 ");
    }

    @Override
    public String getName() {<!-- -->
        return "计算机学院";
    }

    @Override
    public void addDepartment(String name, String desc) {<!-- -->
        Department department = new Department(name, desc); 
        departments[numOfDepartment] = department; 
        numOfDepartment += 1;
    }

    @Override
    public Iterator createIterator() {<!-- -->
        return new ComputerCollegeIterator(departments);
    }
}

ComputerCollegeIterator

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

    //构造器
    public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {<!-- --> 
        this.departments = departments;
    }

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

    @Override
    public Object next() {<!-- -->
        Department department = departments[position]; 
        position += 1;
        return department;
    }

    //删除的方法，默认空实现
    public void remove() {<!-- -->}

}

Department

//系
@Data
public class Department {<!-- -->
    private String name; 
    private String desc;
    
    public Department(String name, String desc) {<!-- -->
        super();
        this.name = name; 
        this.desc = desc;
    }
}

InfoColleageIterator

public class InfoColleageIterator implements Iterator {<!-- -->
    List;Department; departmentList; //  信息工程学院是以 List 方式存放系
    int index = -1;//索引

    public InfoColleageIterator(List;Department; departmentList) {<!-- --> 
        this.departmentList = departmentList;
    }

    //判断 list 中还有没有下一个元素
    @Override
    public boolean hasNext() {<!-- -->
        if(index ;= departmentList.size() - 1) {<!-- -->
            return false;
        } else {<!-- -->
            index += 1; 
            return true;
        }
    }

    @Override
    public Object next() {<!-- -->
        return departmentList.get(index);
    }

    // 空 实 现 
    remove public void remove() {<!-- -->}
}

InfoCollege

public class InfoCollege implements College {<!-- -->
    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("服务器安全专业", "  服务器安全专业 ");
    }

    @Override
    public String getName() {<!-- -->
        return "信息工程学院";
    }

    @Override
    public void addDepartment(String name, String desc) {<!-- -->
        Department department = new Department(name, desc);
        departmentList.add(department);
    }

    @Override
    public Iterator createIterator() {<!-- -->
        return new InfoColleageIterator(departmentList);
    }
}

OutPutImpl

public class OutPutImpl {<!-- -->
    //学院集合
    List;College; collegeList;
    
    public OutPutImpl(List;College; collegeList) {<!-- -->
        this.collegeList = collegeList;
    }
    
    //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;College; iterator = collegeList.iterator();
        while(iterator.hasNext()) {<!-- -->
            //取出一个学院
            College college = iterator.next();
            System.out.println("=== "+college.getName() +"=====" ); 
            printDepartment(college.createIterator()); //得到对应迭代器
        }
    }

    //输出 学院输出 系
    public void printDepartment(Iterator iterator) {<!-- --> 
        while(iterator.hasNext()) {<!-- -->
            Department d = (Department)iterator.next(); 
            System.out.println(d.getName());
        }
    }
    
}

六、迭代器模式的注意事项和细节

优点****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（叫做单一责任原则）。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
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

观察者模式

关注一对多的订阅形式，分离观察者(订阅者)和数据提供者，实现解耦

一、天气预报项目需求,具体要求如下：

1)气象站可以将每天测量到的温度，湿度，气压等等以公告的形式发布出去(比如发布到自己的网站或第三方)。
2)需要设计开放型 API，便于其他第三方也能接入气象站获取数据。
3)提供温度、气压和湿度的接口
4)测量数据更新时，要能实时的通知给第三方

二、 普通方案

传统的设计方案

**代码实现** **WeatherData主动推送的方式**

CurrentConditions理解为应用网址

主函数：

public class Client {<!-- -->    public static void main(String[] args) {<!-- -->        //创建接入方 currentConditions        CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();        //创建 WeatherData 并将 接入方 currentConditions 传递到 WeatherData 中        WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);        //更新天气情况        weatherData.setData(30, 150, 40);        //天气情况变化        System.out.println("============天气情况变化=============");        weatherData.setData(40, 160, 20);    }}

CurrentConditions：

/***	显示当前天气情况（可以理解成是气象站自己的网站）*	@author Administrator**/public class CurrentConditions {<!-- -->    // 温度，气压，湿度    private float temperature;     private float pressure;     private float humidity;    //更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {<!-- -->         this.temperature = temperature;        this.pressure = pressure;         this.humidity = humidity;        display();    }    //显示    public void display() {<!-- -->        System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");        System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");        System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");    }    }

WeatherData：

/***	类是核心*	1. 包含最新的天气情况信息*	2. 含有 CurrentConditions 对象*	3.  当数据有更新时，就主动的调用	CurrentConditions 对象 update 方法(含 display),  这样他们（接入方）就看到最新的信息*	@author Administrator**/public class WeatherData {<!-- -->     private float temperatrue;     private float pressure;     private float humidity;    //加入新的第三方    private CurrentConditions currentConditions;        public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) {<!-- -->         this.currentConditions = currentConditions;    }    public float getTemperature() {<!-- -->         return temperatrue;    }    public float getPressure() {<!-- -->         return pressure;    }    public float getHumidity() {<!-- -->         return humidity;    }    public void dataChange() {<!-- -->        //调用 接入方的 update        currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());    }    //当数据有更新时，就调用 setData    public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {<!-- -->         this.temperatrue = temperature;        this.pressure = pressure;         this.humidity = humidity;        //调用 dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions        dataChange();    }    }

问题分析
1)其他第三方接入气象站获取数据的问题

2)无法在运行时动态的添加第三方 (新浪网站)

3)违反 ocp 原则=;观察者模式

//在 WeatherData 中，当增加一个第三方，都需要创建一个对应的第三方的公告板对象，并加入到 dataChange, 不利于维护，也不是动态加入public void dataChange() {<!-- -->    currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());}

三、 观察者模式原理

观察者模式类似订牛奶业务

1)奶站/气象局：Subject
2)用户/第三方网站：Observer （观察者）

Subject：登记注册、移除和通知 ----;相当于上面的WeatherData

1)registerObserver： 注 册
2)removeObserver： 移 除
3)notifyObservers() 通知所有的注册的用户，根据不同需求，可以是更新数据，让用户来取，也可能是实施推送， 看具体需求定

Observer：接收输入（观察者） 观察者模式： 对象之间多对一依赖的一种设计方案，被依赖的对象为 Subject，依赖的对象为 Observer，Subject通知 Observer 变化, 比如这里的奶站是 Subject，是 1 的一方。用户时 Observer，是多的一方。

四、观察者模式解决天气预报需求

1、 类图说明

2、代码实现

BaiduSite

public class BaiduSite implements Observer {<!-- -->    // 温度，气压，湿度    private float temperature;     private float pressure;     private float humidity;    //  更新  天气情况，是由  WeatherData  来调用，我使用推送模式    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {<!-- -->        this.temperature = temperature;        this.pressure = pressure;         this.humidity = humidity;         display();    }    // 显 示    public void display() {<!-- -->        System.out.println("===百度网站====");        System.out.println("***百度网站 气温 : " + temperature + "***");        System.out.println("***百度网站 气压: " + pressure + "***");        System.out.println("***百度网站 湿度: " + humidity + "***");    }}

主函数

public class Client {<!-- -->    public static void main(String[] args) {<!-- -->        //创建一个 WeatherData        WeatherData weatherData = new WeatherData();        //创建观察者        CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();        BaiduSite baiduSite = new BaiduSite();        // 注 册 到 weatherData         weatherData.registerObserver(currentConditions);         weatherData.registerObserver(baiduSite);        //测试                                                                 System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");        weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);        weatherData.removeObserver(currentConditions);                System.out.println("==========================");                //测试        System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");         weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);    }}

CurrentConditions

public class CurrentConditions implements Observer {<!-- -->    // 温度，气压，湿度    private float temperature;    private float pressure;     private float humidity;    // 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {<!-- -->         this.temperature = temperature;        this.pressure = pressure;         this.humidity = humidity;         display();    }    // 显 示    public void display() {<!-- -->        System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");         System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");        System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");    }    }

Observer

//观察者接口，有观察者来实现 public interface Observer {<!-- -->    public void update(float temperature, float pressure, float humidity);}

Subject

//接口, 让 WeatherData 来实现public interface Subject {<!-- -->    public void registerObserver(Observer o);     public void removeObserver(Observer o);     public void notifyObservers();}

WeatherData

/***	类是核心*	1. 包含最新的天气情况信息*	2. 含有 观察者集合，使用 ArrayList 管理*	3.  当数据有更新时，就主动的调用	ArrayList, 通知所有的（接入方）就看到最新的信息*	@author Administrator**/@Datapublic class WeatherData implements Subject {<!-- -->     private float temperatrue;    private float pressure;    private float humidity;    //观察者集合    private ArrayList;Observer; observers;        //加入新的第三方    public WeatherData() {<!-- -->        observers = new ArrayList;Observer;();    }    public void dataChange() {<!-- -->        //调用 接入方的 update        notifyObservers();    }    //当数据有更新时，就调用 setData    public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {<!-- -->         this.temperatrue = temperature;        this.pressure = pressure;         this.humidity = humidity;        //调用 dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions        dataChange();    }    //注册一个观察者     @Override    public void registerObserver(Observer o) {<!-- -->        observers.add(o);    }    //移除一个观察者     @Override    public void removeObserver(Observer o) {<!-- -->        if(observers.contains(o)) {<!-- -->            observers.remove(o);        }    }        //遍历所有的观察者，并通知     @Override    public void notifyObservers() {<!-- -->        //遍历集合        for(int i = 0; i ; observers.size(); i++) {<!-- -->            //根据每个订阅的观察者对应的数据            observers.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);        }    }}

3、观察者模式的好处

1)观察者模式设计后，会以集合的方式来管理用户(Observer)，包括注册，移除和通知。
2)这样，我们增加观察者(这里可以理解成一个新的公告板)，就不需要去修改核心类 WeatherData 不会修改代码， 遵守了 ocp 原则。