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  • 设计模式:迭代器模式

    迭代器模式  


    一、 引言 
        迭代这个名词对于熟悉Java 的人来说绝对不陌生。我们常常使用JDK 提供的迭代接口 
    进行java collection 的遍历: 


        Iterator it = list.iterator(); 
        while(it.hasNext()){ 
             //using “it.next();”do some businesss logic 


        } 
        而这就是关于迭代器模式应用很好的例子。 


    二、 定义与结构 
        迭代器(Iterator)模式,又叫做游标(Cursor)模式。GOF 给出的定义为:提供一种 
    方法访问一个容器(container)对象中各个元素,而又不需暴露该对象的内部细节。 
        从定义可见,迭代器模式是为容器而生。很明显,对容器对象的访问必然涉及到遍历算 
    法。你可以一股脑的将遍历方法塞到容器对象中去;或者根本不去提供什么遍历算法,让使 
    用容器的人自己去实现去吧。这两种情况好像都能够解决问题。 
        然而在前一种情况,容器承受了过多的功能,它不仅要负责自己“容器”内的元素维护 
     (添加、删除等等),而且还要提供遍历自身的接口;而且由于遍历状态保存的问题,不能 
    对同一个容器对象同时进行多个遍历。第二种方式倒是省事,却又将容器的内部细节暴露无 
    遗。 
        而迭代器模式的出现,很好的解决了上面两种情况的弊端。先来看下迭代器模式的真面 
    目吧: 
    1)  迭代器角色(Iterator):迭代器角色负责定义访问和遍历元素的接口。 
    2)  具体迭代器角色(Concrete   Iterator):具体迭代器角色要实现迭代器接口,并要记录 
        遍历中的当前位置。 
    3)  容器角色(Container):容器角色负责提供创建具体迭代器角色的接口。 
    4)  具体容器角色(Concrete   Container):具体容器角色实现创建具体迭代器角色的接口 
        ——这个具体迭代器角色于该容器的结构相关。 
        迭代器模式的类图如下: 

                                            Client 


                    Aggregat                                      Iterator 
                        e 


                                                                    First() 
                   CreateIterator() 
                                                                    Next() 
                                                                   IsDone() 
                                                                 CurrentItem() 


                                                              ConcreteIterator 
              ConcreteAggregate 
                                                              First() 
                                                              Next() 
              CreateIterator() 
                                                              IsDone() 
                                                              CurrentItem() 


        从结构上可以看出,迭代器模式在客户与容器之间加入了迭代器角色。迭代器角色的加 
    入,就可以很好的避免容器内部细节的暴露,而且也使得设计符合“单一职责原则”。 
        注意,在迭代器模式中,具体迭代器角色和具体容器角色是耦合在一起的——遍历算法 
    是与容器的内部细节紧密相关的。为了使客户程序从与具体迭代器角色耦合的困境中脱离出 
    来,避免具体迭代器角色的更换给客户程序带来的修改,迭代器模式抽象了具体迭代器角色, 
    使得客户程序更具一般性和重用性。这被称为多态迭代。 


    三、 举例 
        由于迭代器模式本身的规定比较松散,所以具体实现也就五花八门。我们在此仅举一例, 
    根本不能将实现方式一一呈现。因此在举例前,我们先来列举下迭代器模式的实现方式。 
        1.迭代器角色定义了遍历的接口,但是没有规定由谁来控制迭代。在 Java   collection 
    的应用中,是由客户程序来控制遍历的进程,被称为外部迭代器;还有一种实现方式便是由 
    迭代器自身来控制迭代,被称为内部迭代器。外部迭代器要比内部迭代器灵活、强大,而且 
    内部迭代器在java 语言环境中,可用性很弱。 
        2.在迭代器模式中没有规定谁来实现遍历算法。好像理所当然的要在迭代器角色中实 
    现。因为既便于一个容器上使用不同的遍历算法,也便于将一种遍历算法应用于不同的容器。 
    但是这样就破坏掉了容器的封装——容器角色就要公开自己的私有属性,在 java  中便意味 
    着向其他类公开了自己的私有属性。 
        那我们把它放到容器角色里来实现好了。这样迭代器角色就被架空为仅仅存放一个遍历 
    当前位置的功能。但是遍历算法便和特定的容器紧紧绑在一起了。 
        而在Java Collection 的应用中,提供的具体迭代器角色是定义在容器角色中的内部类。 
    这样便保护了容器的封装。但是同时容器也提供了遍历算法接口,你可以扩展自己的迭代器。 


        好了,我们来看下Java Collection 中的迭代器是怎么实现的吧。 

         //迭代器角色,仅仅定义了遍历接口 


         public interface Iterator { 
              boolean hasNext(); 
              Object next(); 
              void remove(); 
         } 
         //容器角色,这里以 List 为例。它也仅仅是一个接口,就不罗列出来了 
         //具体容器角色,便是实现了 List 接口的 ArrayList 等类。为了突出重点这里指罗列和 
    迭代器相关的内容 
         //具体迭代器角色,它是以内部类的形式出来的。AbstractList  是为了将各个具体容器 
    角色的公共部分提取出来而存在的。 


         public abstract class AbstractList extends AbstractCollection implements List { 
               …… 
              //这个便是负责创建具体迭代器角色的工厂方法 


               public Iterator iterator() { 
                   return new Itr(); 
              } 


              //作为内部类的具体迭代器角色 


              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。正如引言中所列那样,客户程序要先得到具体容器角色,然后 
    再通过具体容器角色得到具体迭代器角色。这样便可以使用具体迭代器角色来遍历容器 
    了…… 


    四、 实现自己的迭代器 
        在实现自己的迭代器的时候,一般要操作的容器有支持的接口才可以。而且我们还要注 
    意以下问题: 
        在迭代器遍历的过程中,通过该迭代器进行容器元素的增减操作是否安全呢? 
        在容器中存在复合对象的情况,迭代器怎样才能支持深层遍历和多种遍历呢? 
        以上两个问题对于不同结构的容器角色,各不相同,值得考虑。 


    五、 适用情况 
        由上面的讲述,我们可以看出迭代器模式给容器的应用带来以下好处: 
    1)  支持以不同的方式遍历一个容器角色。根据实现方式的不同,效果上会有差别。 
    2)  简化了容器的接口。但是在java Collection  中为了提高可扩展性,容器还是提供了遍历 
        的接口。 
    3)  对同一个容器对象,可以同时进行多个遍历。因为遍历状态是保存在每一个迭代器对象 
        中的。 
        由此也能得出迭代器模式的适用范围: 
    1)  访问一个容器对象的内容而无需暴露它的内部表示。 
    2)  支持对容器对象的多种遍历。 

    3)  为遍历不同的容器结构提供一个统一的接口(多态迭代)。 

    下载:

    http://download.csdn.net/detail/undoner/5335717

    深入浅出设计模式-中文版

    http://www.lsoft.cn

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