spring 迭代器模式迭代器设计模式

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mob64ca13f8eecb 2024-03-18 12:37:02

文章标签 spring 迭代器模式设计模式 java 迭代器模式 IteratorPattern 文章分类 架构后端开发

1. 迭代器模式的介绍

迭代器模式（Iterator Pattern）是 Java 和 .Net 编程环境中非常常用的设计模式。这种模式用于顺序访问集合对象的元素，不需要知道集合对象的底层表示。迭代器模式属于行为型模式，主要是为了关注集合类对象和使用者之间的交互。通过抽象集合类的遍历行为，来成功解耦使用者和集合类对象。迭代器模式的设计思想就是抽象集合类对象的遍历行为，然后屏蔽集合类的内部存储结构和解决不同遍历行为的差异。通过迭代器模式我们可以在对集合进行不同形式的遍历时，最小化减少客户端和集合类的修改。

在现实生活以及程序设计中，经常要访问一个聚合对象中的各个元素，如“数据结构”中的链表遍历，通常的做法是将链表的创建和遍历都放在同一个类中，但这种方式不利于程序的扩展，如果要更换遍历方法就必须修改程序源代码，这违背了 “开闭原则”。

既然将遍历方法封装在聚合类中不可取，那么聚合类中不提供遍历方法，将遍历方法由用户自己实现是否可行呢？答案是同样不可取，因为这种方式会存在两个缺点：

暴露了聚合类的内部表示，使其数据不安全；
增加了客户的负担。

“迭代器模式”能较好地克服以上缺点，它在客户访问类与聚合类之间插入一个迭代器，这分离了聚合对象与其遍历行为，对客户也隐藏了其内部细节，且满足“单一职责原则”和“开闭原则”，如 Java 中的 Collection、List、Set、Map 等都包含了迭代器。

迭代器模式在生活中应用的比较广泛，比如：物流系统中的传送带，不管传送的是什么物品，都会被打包成一个个箱子，并且有一个统一的二维码。这样我们不需要关心箱子里是什么，在分发时只需要一个个检查发送的目的地即可。再比如，我们平时乘坐交通工具，都是统一刷卡或者刷脸进站，而不需要关心是男性还是女性、是残疾人还是正常人等信息。

2. 迭代器模式的结构

迭代器模式主要包含以下角色。

抽象聚合（Aggregate）角色：定义存储、添加、删除聚合对象以及创建迭代器对象的接口。
具体聚合（ConcreteAggregate）角色：实现抽象聚合类，返回一个具体迭代器的实例。
抽象迭代器（Iterator）角色：定义访问和遍历聚合元素的接口，通常包含 hasNext()、first()、next() 等方法。
具体迭代器（Concretelterator）角色：实现抽象迭代器接口中所定义的方法，完成对聚合对象的遍历，记录遍历的当前位置。

spring 迭代器模式迭代器设计模式_IteratorPattern

3. 迭代器模式的实现

定义抽象聚合角色：

package com.siyi.iteratorpattern;

public interface Aggregate<E> {
    void add(E o);

    int size();

    Iterator getIterator();
}

定义抽象迭代器角色：

package com.siyi.iteratorpattern;

public interface Iterator<E> {
    boolean hasNext();
    E next();
}

定义具体聚合角色以及具体迭代器角色，一般情况具体迭代器放在具体聚合角色内部，以防止外界调用。

package com.siyi.iteratorpattern;

public class ConcreteAggregate<E> implements Aggregate<E> {
    E[] objects = (E[])new Object[10];
    private int index = 0;

    public void add(E o) {
        if(index == objects.length) {
            E[] newObjects = (E[])new Object[objects.length*2];
            System.arraycopy(objects, 0, newObjects, 0, objects.length);
            objects = newObjects;
        }
        objects[index] = o;
        index ++;
    }

    public int size() {
        return index;
    }

    @Override
    public Iterator<E> getIterator() {
        return new ConcreteIterator();
    }

    private class ConcreteIterator<E> implements Iterator<E> {
        private int currentIndex = 0;

        @Override
        public boolean hasNext() {
            if(currentIndex >= index) return false;
            return true;
        }

        @Override
        public E next() {
            E o = (E)objects[currentIndex];
            currentIndex ++;
            return o;
        }
    }
}

Main方法：

package com.siyi.iteratorpattern;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Aggregate<String> list = new ConcreteAggregate<>();
        for(int i=0; i<5; i++) {
            list.add(new String("s" + i));
        }
        System.out.println(list.size());
        
        Iterator<String> it = list.getIterator();
        while(it.hasNext()) {
            String o = it.next();
            System.out.println(o);
        }
    }
}

运行结果：