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设计模式之迭代器模式详解(定义、优缺点、应用场景、实例类图）

时间：2024-12-09

来源：互联网

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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。迭代器模式提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部的表示。迭代器模式属于行为型模式。

一、迭代器模式的介绍

意图

允许顺序访问一个聚合对象中的元素，同时不暴露对象的内部表示。

主要解决的问题

提供一种统一的方法来遍历不同的聚合对象。

使用场景

当需要遍历一个聚合对象，而又不希望暴露其内部结构时。

实现方式

定义迭代器接口：包含hasNext()和next()等方法，用于遍历元素。

创建具体迭代器：实现迭代器接口，定义如何遍历特定的聚合对象。

聚合类：定义一个接口用于返回一个迭代器对象。

关键代码

迭代器接口：规定了遍历元素的方法。

具体迭代器：实现了迭代器接口，包含遍历逻辑。

结构

迭代器模式包含以下几个主要角色：

迭代器接口（Iterator）：定义了访问和遍历聚合对象中各个元素的方法，通常包括获取下一个元素、判断是否还有元素、获取当前位置等方法。

具体迭代器（Concrete Iterator）：实现了迭代器接口，负责对聚合对象进行遍历和访问，同时记录遍历的当前位置。

聚合对象接口（Aggregate）：定义了创建迭代器对象的接口，通常包括一个工厂方法用于创建迭代器对象。

具体聚合对象（Concrete Aggregate）：实现了聚合对象接口，负责创建具体的迭代器对象，并提供需要遍历的数据。

应用实例

Java中的Iterator：Java集合框架中的迭代器用于遍历集合元素。

二、迭代器模式的优缺点

优点

支持多种遍历方式：不同的迭代器可以定义不同的遍历方式。

简化聚合类：聚合类不需要关心遍历逻辑。

多遍历支持：可以同时对同一个聚合对象进行多次遍历。

扩展性：增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无需修改现有代码。

缺点

系统复杂性：每增加一个聚合类，就需要增加一个对应的迭代器类，增加了类的数量。

三、迭代器模式的使用建议

当需要访问聚合对象内容而不暴露其内部表示时，使用迭代器模式。

当需要为聚合对象提供多种遍历方式时，考虑使用迭代器模式。

迭代器模式通过分离集合对象的遍历行为，使得外部代码可以透明地访问集合内部数据，同时不暴露集合的内部结构。

四、迭代器模式的实现

我们将创建一个叙述导航方法的 Iterator 接口和一个返回迭代器的 Container 接口。实现了 Container 接口的实体类将负责实现 Iterator 接口。

IteratorPatternDemo，我们的演示类使用实体类 NamesRepository 来打印 NamesRepository 中存储为集合的 Names。

迭代器模式

步骤 1：创建接口:

Iterator.java

publicinterfaceIterator{
publicbooleanhasNext();
publicObjectnext();
}

Container.java

publicinterfaceContainer{
publicIteratorgetIterator();
}

步骤 2：创建实现了 Container 接口的实体类。该类有实现了 Iterator 接口的内部类 NameIterator。

NameRepository.java

publicclassNameRepositoryimplementsContainer{
publicString[]names={"Robert","John","Julie","Lora"};

@Override
publicIteratorgetIterator(){
returnnewNameIterator();
}

privateclassNameIteratorimplementsIterator{

intindex;

@Override
publicbooleanhasNext(){
if(index<names.length){
returntrue;
}
returnfalse;
}

@Override
publicObjectnext(){
if(this.hasNext()){
returnnames[index++];
}
returnnull;
}
}
}

步骤 3：使用 NameRepository 来获取迭代器，并打印名字。

IteratorPatternDemo.java

publicclassIteratorPatternDemo{

publicstaticvoidmain(String[]args){
NameRepositorynamesRepository=newNameRepository();

for(Iteratoriter=namesRepository.getIterator();iter.hasNext();){
Stringname=(String)iter.next();
System.out.println("Name:"+name);
}
}
}

步骤 4：执行程序，输出结果：

Name:Robert
Name:John
Name:Julie
Name:Lora

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