Java设计模式之迭代器模式和组合模式

2021-10-22 10:38:31

迭代器模式
迭代器模式定义为，提供一种方法顺序访问聚合对象中的各个元素，又不暴露其内部的表示方法。
迭代器模式允许访问聚合中的各个元素，为客户提供了统一的方法去访问各个集合，屏蔽了具体集合的类型，无论是List，Map，Set，散列表，数组等集合，在客户端表现的都是一种方法来获取该集合中的元素。
通常迭代器将遍历聚合的工作封装进一个对象中,在我们使用迭代器的时候，我们依赖聚合提供遍历，通常聚合都会返回一个迭代器。这样就可以让集合只专注于元素的操作，而将对于元素游走的遍历工作放在迭代器上执行，这样就可以简化聚合的接口和实现。如果你有一个统一的方法来访问聚合中的每一个对象，则就可以利用多态的代码和这些聚合搭配。
迭代器类图如下：
Java设计模式之迭代器模式和组合模式
Aggregate:集合接口，提供了一个方法来给客户端来返回一个对于聚合元素访问遍历的迭代器。
ConcreteAggregate：具体聚合持有了一个对象的集合，每一个具体聚合都要负责实例化与之对应的具体迭代器，此迭代器能够遍历对象集合。
Iterator：这是所有迭代器都要实现的接口，一般可以直接实现Java系统自带的Iterator。
ConcreteIterator：对于特定聚合对象进行遍历的算法。它主要负责遍历对象，以及判断对象。
注：在常用的各种集合对象中，list，Set均可以直接调用它们的方法List.iterator();和Set.iterator();
一般对于如果是数组类型的，则就需要专门为数组做一个迭代器来转换它的遍历方式
对于Map集合的，由于Map集合是键值对的，所以要想取得它的值，
Map.values.iterator();//首先返回值的对象所有集合，然后再生成迭代器
一般迭代器是向前移动的，但是也可以实现向后移动，有一个ListIterator，这个可以实现向后移动元素的访问。迭代器遍历的结果并不是表示元素的大小次序的。在利用迭代器中，当一个方法的参数是一个迭代器的时候，其实就是使用了多态，我们此时针对接口编程而不是具体类编程，从而可以在不同的集合中遍历。
当然如果不想创建迭代器，可以直接利用foreach
代码示例：
有三个聚合类，一个用ArrayList存储对象，一个用数组存储对象，一个利用HashMap。由于三个集合访问遍历集合中的元素不同，但是为了给客户端提供一个统一的访问方法，此时就可以利用迭代器模式，为每一个集合创建一个对象的迭代器，再在聚合类中实例化该迭代器返回给客户端，这样客户端就只管遍历，而不用关心具体的集合类型了。
集合接口：存放元素的集合，并且为客户端返回一个集合的迭代器
package com.whut.iterator;
import java.util.Iterator;

public interface Menu {
public Iterator createIterator();
}
利用数组存储对象的具体集合
package com.whut.iterator;

import java.util.Iterator;

publicclass DinerMenu implements Menu{

privatestaticfinalint MAX_ITEMS=6;
privateint numberOfItems=0;
private MenuItem[] menuItems;

public DinerMenu()
{
menuItems=new MenuItem[MAX_ITEMS];
addItem("Dinner Vegetarian","Bacon",true,2.99);
addItem("Dinner BLT ","Bacon BLT",false,2.99);
addItem("Dinner hotdog","A hot dog",false,3.48);
}

publicvoid addItem(String name,String description,boolean vegetarian,double price)
{
MenuItem item=new MenuItem(name,description,vegetarian,price);
if(numberOfItems<MAX_ITEMS)
{
menuItems[numberOfItems]=item;
numberOfItems++;
}
else
System.out.println("Sorry ,menu is full");
}

public Iterator createIterator()
{
return new DinerMenuIterator(menuItems);
}


}
利用ArrayList存储对象的具体集合
package com.whut.iterator;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
publicclass PancakeHouseMenu implements Menu{

private ArrayList menuItems;

public PancakeHouseMenu()
{
menuItems=new ArrayList();
addItem("K&B panckage breakfast","pancakes with scramed eggs and toast",true,2.99);
addItem("Regular panckage breakfast","pancakes with fried eggs ",false,2.99);
addItem("Blueberry breakfast","pancakes made with fresh blueberry ",true,3.48);
addItem("Waffles","waffles, with your choice",true,3.59);
}

publicvoid addItem(String name,String description,boolean vegetarian,double price)
{
MenuItem item=new MenuItem(name,description,vegetarian,price);
menuItems.add(item);
}
public Iterator createIterator()
{
return menuItems.iterator();
}
}
利用HashMap存储对象的具体集合
package com.whut.iterator;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;

publicclass CoffeeMenu implements Menu{
private HashMap menuItems=new HashMap(); 
public CoffeeMenu()
{
addItem("Coffee Burger" ,"veggie burger on",true,3.99);
addItem("Coffee Soup","A cup of the soup",false,3.69);
addItem("Coffee Burrito","A large burrito",true,4.29);
}

publicvoid addItem(String name,String description,boolean vegetarian,double price)
{
MenuItem item=new MenuItem(name,description,vegetarian,price);
menuItems.put(item.getName(),item);
}

@Override
public Iterator createIterator() {
// TODO Auto-generated method stub
//直接返回一个迭代器
return menuItems.values().iterator();
}
}
由于为了统一数组和ArrayList和HashMap的遍历方法，需要为数组建立一个迭代器
package com.whut.iterator;

import java.util.Iterator;

publicclass DinerMenuIterator implements Iterator {

private MenuItem[] items;
privateint position=0;//存放当前遍历的坐标

public DinerMenuIterator(MenuItem[] items)
{
this.items=items;
}

public boolean hasNext() {
if(position>=items.length || items[position]==null)
return false;
else
return true;
}

public Object next() {
MenuItem menuItem=items[position];
position=position+1;
return menuItem;
}

public void remove() {

if(position<=0)
throw new IllegalStateException("You can't remove an item at least");
if(items[position]!=null)
{
for(int i=position-1;i<items.length-1;i++)
items[i]=items[i+1];
items[items.length-1]=null;
}
}

}
提供一个来测试
package com.whut.iterator;
import java.util.Iterator;
public class Waitress {

private Menu diner;
private Menu house;
private Menu cafe;
public Waitress(Menu diner,Menu house,Menu cafe)
{
this.diner=diner;
this.house=house;
this.cafe=cafe;
}

publicvoid printMenu()
{
Iterator houseIterator=house.createIterator();
Iterator dinerIterator=diner.createIterator();
Iterator cafeIterator=cafe.createIterator();
System.out.println("-------houseMenu--------");
printMenuItem(houseIterator);
System.out.println();

System.out.println("-------dinnerMenu--------");
printMenuItem(dinerIterator);
System.out.println();

System.out.println("-------coffeeMenu--------");
printMenuItem(cafeIterator);
}

private void printMenuItem(Iterator iterator)
{
while(iterator.hasNext())
{
MenuItem menuItem=(MenuItem)iterator.next();
System.out.print(menuItem.getName()+"_||_"+menuItem.getPrice()
+"_||_"+menuItem.getDescription());
System.out.println();
}
}
}
设计原则：一个类应该只有一个引起变化的原因。
组合模式
组合模式定义为，允许你将对象组合成树形结构来表现“整体/部分”层次结构。组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及组合对象。
组合模式，能够让我们用树形方式创建对象的结构，树里面包含了组合以及个别对象。我们可以把相同的操作应用到组合对象和个别对象中。
在这种模式中，组合对象是可以包含个别对象的，而个别对象就是树形结构中的叶子节点。
一般利用组合模式，组合对象和个别对象均要实现同样的接口。组合模式应用场景主要是在当有多个对象的时候，他们彼此之间有“整体/部分”的关系，并且想要给客户一种一致的方法来对待这些对象的时候，就需要这种模式。组合模式能够使的客户不再担心面对的是组合对象或者个别对象，他们只需要对整个结构调用一个方法就可以执行所需要的遍历操作了。
代码实例:
组合对象和个别对象均要实现相同接口
package com.whut.composite;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

//组合需要和叶子节点一样实现相同的接口
publicclass Flock implements Quackable {

private ArrayList quackers=new ArrayList();

publicvoid add(Quackable quacker)
{
quackers.add(quacker);
}
//通过实现相同的接口，就能保证每次循环遍历完所有的单个对象和对象集合
@Override
publicvoid quack() {
// TODO Auto-generated method stub
Iterator iterator=quackers.iterator();
while(iterator.hasNext())
{
Quackable quacker=(Quackable) iterator.next();
quacker.quack();//注意这里
}
}

}
小技巧：
在我们设计类的时候，如果有些方法只是针对某一些子类型使用，而有一些针对其它子类型使用，为了防止各个子类非法去实现不属于自己的方法，可以在抽象类中的方法中直接throw new UnsupportedOperationException()。这样子类如果不需要该方法，就直接继承默认的。


本文转自 zhao_xiao_long 51CTO博客，原文链接:http://blog.51cto.com/computerdragon/1168807

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