16.java設計模式之迭代器模式

時間  2020-12-02
標籤 java 設計模式 數組 安全 服務器 網絡 dom ide 大數據 this 欄目 Java 简体版
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基本需求:

  • 展現一個學校的結構，好比一個學校下面有多個學院，學院下面有多個系，對其節點主要是遍歷，與組合模式略有不一樣

傳統方案：

  • 學校<-學院<-系 依次繼承
  • 這種方式，在一個頁面中展現出學校的院系組成，一個學校有多個學院，一個學院有多個系，所以這種方案，不能很好實現的遍歷的操做，而且他們之間也沒有繼承關係，使用繼承並不合適

基本介紹：

  • 迭代器模式（Iterator）是經常使用的設計模式，屬於行爲型模式，這種模式用於順序訪問集合對象的元素，不須要知道集合對象的底層表示java

  • 若是咱們的集合元素是用不一樣的方式實現的，有數組，還有java的集合類，或者還有其餘方式，當客戶端要遍歷這些集合元素的時候就要使用多種遍歷方式，並且還會暴露元素的內部結構，能夠考慮使用迭代器模式解決設計模式

  • 迭代器模式提供一種遍歷集合元素的統一接口，用一致的方法遍歷集合元素，不須要知道集合對象的底層表示，即：不暴露其內部的結構數組

  • 把在元素之間遊走的責任交給迭代器，而不是聚合對象安全

  • 因爲迭代器模式將存儲數據和遍歷數據的職責分離，增長新的聚合類須要對應增長新的迭代器類，類的個數成對增長，這在必定程度上增長了系統的複雜性服務器

  • UML類圖（原理）網絡

    • 說明
      • Iterator：迭代器接口，直接使用JDK提供的便可提供，含有hasNext, next, remove
      • ConcreteIterator:具體的迭代器類，進行元素迭代，其內部元素的以不一樣的方式進行存儲，例如數組、list等
      • Aggregate:一個統一的聚合接口，將客戶端和具體聚合解耦，進行元素的存儲
      • ConcreteAggreage:具體的聚合持有對象集合，並提供一個方法，返回一個迭代器，該迭代器能夠正確遍歷集合，和ConcreteIterator一一對應
      • Element:集合內部所存儲的元素
      • 實際狀況中通常將ConcreteIterator做爲內部類放入ConcreteAggreage類中，直接省去了元素集合elementes的傳遞

  • UML類圖（案例）dom

    • 說明
      • OutputImpl：用於輸出信息的輔助類

  • 代碼實現ide

    • 迭代器類不做爲持有迭代集合類的內部類大數據

      • @Data
@AllArgsConstructor
public class Department {

   // 迭代器內部元素

   private String name;

   private String description;

}
      • public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {

   // 計算機學院迭代器，元素使用數組存儲 通常會將迭代器實現類做爲須要迭代對象的內部類

   private Department[] departments;

   // 當前位置指針
   private int index = 0;

   public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
       this.departments = departments;
   }

   // 判斷是否有下一個元素
   @Override
   public boolean hasNext() {
       return !(this.index >= this.departments.length);
   }

   // 返回下一個元素
   @Override
   public Department next() {
       return this.departments[this.index++];
   }

   @Override
   public void remove() {
       // 移除方法空實現
   }

}
      • public class InfoCollegeIterator implements Iterator {

   // 信息工程學院迭代器，元素使用List集合存儲 通常會將迭代器實現類做爲須要迭代對象的內部類

   private List<Department> departments;

   // 當前位置指針
   private int index = 0;

   public InfoCollegeIterator(List<Department> departments) {
       this.departments = departments;
   }

   // 判斷是否有下一個元素
   @Override
   public boolean hasNext() {
       return !(this.index >= this.departments.size());
   }

   // 返回下一個元素
   @Override
   public Department next() {
       return this.departments.get(this.index++);
   }

   @Override
   public void remove() {
       // 移除方法空實現
   }

}
      • public interface College {

   // 學院接口

   // 獲取學院名稱
   String getName();

   // 給學院內部添加系
   void addDepartment(String name, String description);

   // 獲取該學院所對應的迭代器
   Iterator createIterator();

}

// 實現類一 計算機學院
class ComputerCollege implements College {

   // 存儲內部元素的集合，用於獲取迭代器
   private Department[] departments;

   // 當前元素位置指針
   private int index;

   public ComputerCollege() {
       this.departments = new Department[5];
       this.index = 0;
       addDepartment("Java專業", "Java專業 ");
       addDepartment("PHP專業", "PHP專業 ");
       addDepartment("大數據專業", "大數據專業");
   }

   @Override
   public String getName() {
       return "計算機學院";
   }

   @Override
   public void addDepartment(String name, String description) {
       Department department = new Department(name, description);
       this.departments[this.index++] = department;
   }

   @Override
   public Iterator createIterator() {
       return new ComputerCollegeIterator(this.departments);
   }

}

// 實現類二 信息工程學院
class InfoCollege implements College {

   // 存儲內部元素的集合，用於獲取迭代器
   private List<Department> departments;

   public InfoCollege() {
       this.departments = new ArrayList<Department>();
       addDepartment("信息安全專業", "信息安全專業");
       addDepartment("網絡安全專業", "網絡安全專業");
       addDepartment("服務器安全專業", "服務器安全專業");
   }

   @Override
   public String getName() {
       return "信息工程學院";
   }

   @Override
   public void addDepartment(String name, String description) {
       this.departments.add(new Department(name, description));
   }

   @Override
   public Iterator createIterator() {
       return new InfoCollegeIterator(this.departments);
   }

}
      • public class OutputImpl {

   // 輸出迭代器元素內部的實現類

   private List<College> colleges;

   public OutputImpl(List<College> colleges) {
       this.colleges = colleges;
   }

   public void printCollege() {
       // 獲取List集合內部的迭代器
       Iterator<College> iterator = colleges.iterator();
       while (iterator.hasNext()) {
           College college = iterator.next();
           System.out.println("======" + college.getName() + "======");
           // 獲取學院內部系的迭代器進行迭代輸出 而不須要知道元素再內部以什麼形式的集合存在，統一了遍歷方式
           printDepartment(college.createIterator());
       }
   }

   private void printDepartment(Iterator iterator) {
       while (iterator.hasNext()) {
           Department department = (Department) iterator.next();
           if (null != department) {
               System.out.println(department.getName() + "-----" + department.getDescription());
           }
       }
   }
   
}
      • public class Client {
   public static void main(String[] args) {
       // 建立學院的集合
       List<College> colleges = new ArrayList<College>();
       colleges.add(new ComputerCollege());
       colleges.add(new InfoCollege());
       // 建立輸出類 並迭代輸出學院及其下面的系
       OutputImpl output = new OutputImpl(colleges);
       output.printCollege();
   }
}

    • 迭代器類做爲持有迭代集合類的內部類this

      • // 實現類一 計算機學院
public class ComputerCollege implements College {

   // 存儲內部元素的集合，用於獲取迭代器
   private Department[] departments;

   // 當前元素位置指針
   private int index;

   public ComputerCollege() {
       this.departments = new Department[5];
       this.index = 0;
       addDepartment("Java專業", "Java專業 ");
       addDepartment("PHP專業", "PHP專業 ");
       addDepartment("大數據專業", "大數據專業");
   }

   @Override
   public String getName() {
       return "計算機學院";
   }

   @Override
   public void addDepartment(String name, String description) {
       Department department = new Department(name, description);
       this.departments[this.index++] = department;
   }

   @Override
   public Iterator createIterator() {
       return new ComputerCollegeIterator();
   }

   // 迭代器類做爲持有迭代集合類的內部類
   private class ComputerCollegeIterator implements Iterator {

       // 計算機學院迭代器，元素使用數組存儲 通常會將迭代器實現類做爲須要迭代對象的內部類

       // 當前位置指針
       private int index = 0;

       // 判斷是否有下一個元素 直接使用上層類的元素集合便可
       @Override
       public boolean hasNext() {
           return !(this.index >= ComputerCollege.this.departments.length);
       }

       // 返回下一個元素 直接使用上層類的元素集合便可
       @Override
       public Department next() {
           return ComputerCollege.this.departments[this.index++];
       }

       @Override
       public void remove() {
           // 移除方法空實現
       }

   }

}
      • // 實現類二 信息工程學院
public class InfoCollege implements College {

   // 存儲內部元素的集合，用於獲取迭代器
   private List<Department> departments;

   public InfoCollege() {
       this.departments = new ArrayList<Department>();
       addDepartment("信息安全專業", "信息安全專業");
       addDepartment("網絡安全專業", "網絡安全專業");
       addDepartment("服務器安全專業", "服務器安全專業");
   }

   @Override
   public String getName() {
       return "信息工程學院";
   }

   @Override
   public void addDepartment(String name, String description) {
       this.departments.add(new Department(name, description));
   }

   @Override
   public Iterator createIterator() {
       return new InfoCollegeIterator();
   }

   // 迭代器類做爲持有迭代集合類的內部類
   private class InfoCollegeIterator implements Iterator {

       // 信息工程學院迭代器，元素使用List集合存儲 通常會將迭代器實現類做爲須要迭代對象的內部類

       // 當前位置指針
       private int index = 0;

       // 判斷是否有下一個元素 直接使用上層類的元素集合便可
       @Override
       public boolean hasNext() {
           return !(this.index >= InfoCollege.this.departments.size());
       }

       // 返回下一個元素 直接使用上層類的元素集合便可
       @Override
       public Department next() {
           return InfoCollege.this.departments.get(this.index++);
       }

       @Override
       public void remove() {
           // 移除方法空實現
       }

   }

}

jdk源碼：

  • 在jdk的ArrayList源碼中就使用到了迭代器模式

  • UML類圖

    • 說明

      • List就是充當了聚合接口，含有一個iterator()方法，返回一個迭代器對象

      • ArrayList是實現聚合接口List的子類，實現了iterator()

      • ArrayList內部的elementData屬性就是存放元素的集合，是一個數組Object[]

      • Itr充當具體實現迭代器Iterator的類，做爲ArrayList內部類

      • Iterator接口JDk提供

      • public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
       implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
   // 存儲元素的集合
   transient Object[] elementData;
   
   // 實現獲取迭代器方法
   public Iterator<E> iterator() {
       return new Itr();
   }

   /**
    * An optimized version of AbstractList.Itr
    */
   // 做爲ArrayList內部類 實現迭代器Iterator
   private class Itr implements Iterator<E> {
      ......
   }
}

注意事項：

  • 提供一個統一的方法遍歷對象，客戶不用再考慮聚合的類型，使用一種方法就能夠遍歷對象了
  • 隱藏了聚合的內部結構，客戶端要遍歷聚合的時候只能取到迭代器，而不會知道聚合的具體組成
  • 提供了一種設計思想，就是一個類應該只有一個引發變化的緣由（叫作單一責任原則）。在聚合類中，咱們把迭代器分開，就是要把管理對象集合和遍歷對象集合的責任分開，這樣一來集合改變的話，隻影響到聚合對象。而若是遍歷方式改變的話，隻影響到了迭代器
  • 當要展現一組類似對象，或者遍歷一組相同對象時使用, 適合使用迭代器模式
  • 每一個聚合對象都要一個迭代器，會生成多個迭代器很差管理類
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