基本需求:
- 展示一个学校的结构，比如一个学校下面有多个学院，学院下面有多个系，对其节点主要是遍历，与组合模式略有不同
传统方案：
- 学校<-学院<-系 依次继承
- 这种方式，在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院，一个学院有多个系，因此这种方案，不能很好实现的遍历的操作，并且他们之间也没有继承关系，使用继承并不合适
基本介绍：
迭代器模式（Iterator）是常用的设计模式，属于行为型模式，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
如果我们的集合元素是用不同的方式实现的，有数组，还有java的集合类，或者还有其他方式，当客户端要遍历这些集合元素的时候就要使用多种遍历方式，而且还会暴露元素的内部结构，可以考虑使用迭代器模式解决
迭代器模式提供一种遍历集合元素的统一接口，用一致的方法遍历集合元素，不需要知道集合对象的底层表示，即：不暴露其内部的结构
把在元素之间游走的责任交给迭代器，而不是聚合对象
由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离，增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类，类的个数成对增加，这在一定程度上增加了系统的复杂性
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UML类图（原理）
- 说明
- Iterator：迭代器接口，直接使用JDK提供的即可提供，含有hasNext, next, remove
- ConcreteIterator:具体的迭代器类，进行元素迭代，其内部元素的以不同的方式进行存储，例如数组、list等
- Aggregate:一个统一的聚合接口，将客户端和具体聚合解耦，进行元素的存储
- ConcreteAggreage:具体的聚合持有对象集合，并提供一个方法，返回一个迭代器，该迭代器可以正确遍历集合，和ConcreteIterator一一对应
- Element:集合内部所存储的元素
- 实际情况中一般将ConcreteIterator作为内部类放入ConcreteAggreage类中，直接省去了元素集合elementes的传递
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UML类图（案例）
- 说明
- OutputImpl：用于输出信息的辅助类
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代码实现
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迭代器类不作为持有迭代集合类的内部类
@Data
@AllArgsConstructor
public class Department { // 迭代器内部元素 private String name; private String description; }public class ComputerCollegeIterator implements Iterator { // 计算机学院迭代器，元素使用数组存储 一般会将迭代器实现类作为需要迭代对象的内部类 private Department[] departments; // 当前位置指针
private int index = 0; public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
this.departments = departments;
} // 判断是否有下一个元素
@Override
public boolean hasNext() {
return !(this.index >= this.departments.length);
} // 返回下一个元素
@Override
public Department next() {
return this.departments[this.index++];
} @Override
public void remove() {
// 移除方法空实现
} }public class InfoCollegeIterator implements Iterator { // 信息工程学院迭代器，元素使用List集合存储 一般会将迭代器实现类作为需要迭代对象的内部类 private List<Department> departments; // 当前位置指针
private int index = 0; public InfoCollegeIterator(List<Department> departments) {
this.departments = departments;
} // 判断是否有下一个元素
@Override
public boolean hasNext() {
return !(this.index >= this.departments.size());
} // 返回下一个元素
@Override
public Department next() {
return this.departments.get(this.index++);
} @Override
public void remove() {
// 移除方法空实现
} }public interface College { // 学院接口 // 获取学院名称
String getName(); // 给学院内部添加系
void addDepartment(String name, String description); // 获取该学院所对应的迭代器
Iterator createIterator(); } // 实现类一 计算机学院
class ComputerCollege implements College { // 存储内部元素的集合，用于获取迭代器
private Department[] departments; // 当前元素位置指针
private int index; public ComputerCollege() {
this.departments = new Department[5];
this.index = 0;
addDepartment("Java专业", "Java专业 ");
addDepartment("PHP专业", "PHP专业 ");
addDepartment("大数据专业", "大数据专业");
} @Override
public String getName() {
return "计算机学院";
} @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);
} } // 实现类二 信息工程学院
class InfoCollege implements College { // 存储内部元素的集合，用于获取迭代器
private List<Department> departments; public InfoCollege() {
this.departments = new ArrayList<Department>();
addDepartment("信息安全专业", "信息安全专业");
addDepartment("网络安全专业", "网络安全专业");
addDepartment("服务器安全专业", "服务器安全专业");
} @Override
public String getName() {
return "信息工程学院";
} @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 { // 输出迭代器元素内部的实现类 private List<College> colleges; public OutputImpl(List<College> colleges) {
this.colleges = colleges;
} public void printCollege() {
// 获取List集合内部的迭代器
Iterator<College> iterator = colleges.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
College college = iterator.next();
System.out.println("======" + college.getName() + "======");
// 获取学院内部系的迭代器进行迭代输出 而不需要知道元素再内部以什么形式的集合存在，统一了遍历方式
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) {
// 创建学院的集合
List<College> colleges = new ArrayList<College>();
colleges.add(new ComputerCollege());
colleges.add(new InfoCollege());
// 创建输出类 并迭代输出学院及其下面的系
OutputImpl output = new OutputImpl(colleges);
output.printCollege();
}
}
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迭代器类作为持有迭代集合类的内部类
// 实现类一 计算机学院
public class ComputerCollege implements College { // 存储内部元素的集合，用于获取迭代器
private Department[] departments; // 当前元素位置指针
private int index; public ComputerCollege() {
this.departments = new Department[5];
this.index = 0;
addDepartment("Java专业", "Java专业 ");
addDepartment("PHP专业", "PHP专业 ");
addDepartment("大数据专业", "大数据专业");
} @Override
public String getName() {
return "计算机学院";
} @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();
} // 迭代器类作为持有迭代集合类的内部类
private class ComputerCollegeIterator implements Iterator { // 计算机学院迭代器，元素使用数组存储 一般会将迭代器实现类作为需要迭代对象的内部类 // 当前位置指针
private int index = 0; // 判断是否有下一个元素 直接使用上层类的元素集合即可
@Override
public boolean hasNext() {
return !(this.index >= ComputerCollege.this.departments.length);
} // 返回下一个元素 直接使用上层类的元素集合即可
@Override
public Department next() {
return ComputerCollege.this.departments[this.index++];
} @Override
public void remove() {
// 移除方法空实现
} } }// 实现类二 信息工程学院
public class InfoCollege implements College { // 存储内部元素的集合，用于获取迭代器
private List<Department> departments; public InfoCollege() {
this.departments = new ArrayList<Department>();
addDepartment("信息安全专业", "信息安全专业");
addDepartment("网络安全专业", "网络安全专业");
addDepartment("服务器安全专业", "服务器安全专业");
} @Override
public String getName() {
return "信息工程学院";
} @Override
public void addDepartment(String name, String description) {
this.departments.add(new Department(name, description));
} @Override
public Iterator createIterator() {
return new InfoCollegeIterator();
} // 迭代器类作为持有迭代集合类的内部类
private class InfoCollegeIterator implements Iterator { // 信息工程学院迭代器，元素使用List集合存储 一般会将迭代器实现类作为需要迭代对象的内部类 // 当前位置指针
private int index = 0; // 判断是否有下一个元素 直接使用上层类的元素集合即可
@Override
public boolean hasNext() {
return !(this.index >= InfoCollege.this.departments.size());
} // 返回下一个元素 直接使用上层类的元素集合即可
@Override
public Department next() {
return InfoCollege.this.departments.get(this.index++);
} @Override
public void remove() {
// 移除方法空实现
} } }
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jdk源码：
在jdk的ArrayList源码中就使用到了迭代器模式
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UML类图
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说明
List就是充当了聚合接口，含有一个iterator()方法，返回一个迭代器对象
ArrayList是实现聚合接口List的子类，实现了iterator()
ArrayList内部的elementData属性就是存放元素的集合，是一个数组Object[]
Itr充当具体实现迭代器Iterator的类，作为ArrayList内部类
Iterator接口JDk提供
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 存储元素的集合
transient Object[] elementData; // 实现获取迭代器方法
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
} /**
* An optimized version of AbstractList.Itr
*/
// 作为ArrayList内部类 实现迭代器Iterator
private class Itr implements Iterator<E> {
......
}
}
注意事项：
- 提供一个统一的方法遍历对象，客户不用再考虑聚合的类型，使用一种方法就可以遍历对象了
- 隐藏了聚合的内部结构，客户端要遍历聚合的时候只能取到迭代器，而不会知道聚合的具体组成
- 提供了一种设计思想，就是一个类应该只有一个引起变化的原因（叫做单一责任原则）。在聚合类中，我们把迭代器分开，就是要把管理对象集合和遍历对象集合的责任分开，这样一来集合改变的话，只影响到聚合对象。而如果遍历方式改变的话，只影响到了迭代器
- 当要展示一组相似对象，或者遍历一组相同对象时使用, 适合使用迭代器模式
- 每个聚合对象都要一个迭代器，会生成多个迭代器不好管理类