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  • NET设计模式(18):迭代器模式(Iterator Pattern)(转载)

    概述

    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。

    意图

    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。[GOF 《设计模式》]

    结构图

    Iterator模式结构图如下:

    1  Iterator模式结构图

    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][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。

    2  使用选频器做例子的Iterator模式对象图

    Iterator模式解说

    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:

    3 示例代码结构图

    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。

    .NET中的Iterator模式

    .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:

    public interface IEumerator

    {
        
    object Current
        
    {
            
    get;
        }


        
    bool MoveNext();

        
    void Reset();

    }

    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。

    public interface IEnumerable

    {
        IEumerator GetEnumerator();
    }

    下面看一个在.NET1.1下的迭代器例子,Person类是一个可枚举的类。PersonsEnumerator类是一个枚举器类。这个例子来自于http://www.theserverside.net/,被我简单的改造了一下。

    public class Persons : IEnumerable 


        
    public string[] m_Names; 

        
    public Persons(params string[] Names) 
        

            m_Names 
    = new string[Names.Length]; 

            Names.CopyTo(m_Names,
    0); 
        }
     

        
    private string this[int index] 
        

            
    get 
            

                
    return m_Names[index]; 
            }
     

            
    set 
            

                m_Names[index] 
    = value; 
            }
     
        }


        
    public IEnumerator GetEnumerator()
        
    {
            
    return new PersonsEnumerator(this);
        }

    }



    public class PersonsEnumerator : IEnumerator
    {
        
    private int index = -1;

        
    private Persons P;

        
    public PersonsEnumerator(Persons P)
        
    {
            
    this.P = P;
        }


        
    public bool MoveNext()
        
    {
            index
    ++;

            
    return index < P.m_Names.Length;
        }


        
    public void Reset()
        
    {
            index 
    = -1;
        }


        
    public object Current
        
    {
            
    get

            
    {
                
    return P.m_Names[index];
            }

        }

    }
     

    来看客户端代码的调用:

    class Program 

        
    static void Main(string[] args) 
        

            Persons arrPersons 
    = new Persons("Michel","Christine","Mathieu","Julien"); 

            
    foreach (string s in arrPersons) 

            

                Console.WriteLine(s); 
            }


            Console.ReadLine(); 
        }
     
    }

    程序将输出:

    Michel 

    Christine 

    Mathieu 

    Julien

    现在我们分析编译器在执行foreach语句时到底做了什么,它执行的代码大致如下:

    class Program 


        
    static void Main(string[] args) 
        

              Persons arrPersons 
    = new Persons("Michel","Christine","Mathieu","Julien"); 

              IEnumerator e 
    = arrPersons.GetEnumerator(); 

              
    while (e.MoveNext()) 
              

                Console.WriteLine((
    string)e.Current); 

              }


              Console.ReadLine();
        }
     
    }

    可以看到这段代码跟我们最前面提到的示例代码非常的相似。同时在这个例子中,我们把大部分的精力都花在了实现迭代器和可迭代的类上面,在.NET2.0下面,由于有了yield return关键字,实现起来将更加的简单优雅。下面我们把刚才的例子在2.0下重新实现一遍:

    public class Persons : IEnumerable 

        
    string[] m_Names; 

        
    public Persons(params string[] Names) 
        

            m_Names 
    = new string[Names.Length]; 

            Names.CopyTo(m_Names,
    0); 
        }
     

        
    public IEnumerator GetEnumerator() 
        

            
    foreach (string s in m_Names) 
            

                yield 
    return s; //yield 仅可用于返回 IEnumerator、IEnumerable 或其它泛指对等类型的方法。
            }
     
        }
     
    }
     

    class Program 

        
    static void Main(string[] args) 
        

            Persons arrPersons 
    = new Persons("Michel","Christine","Mathieu","Julien"); 

            
    foreach (string s in arrPersons) 
            

                Console.WriteLine(s); 
            }


            Console.ReadLine(); 
        }
     
    }

    程序将输出:

    Michel 

    Christine 

    Mathieu 

    Julien

    实现相同的功能,由于有了yield return关键字,变得非常的简单。好了,关于.NET中的Iterator模式就说这么多了,更详细的内容大家可以参考相关的资料。

    效果及实现要点

    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。

    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(, 支持多态迭代)

    总结

    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。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/newwind521/p/642031.html
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