【大话设计模式-18】迭代器模式（案例解析）

1 看一个具体的需求

编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要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。如图：

2 传统的设计方案(类图)

3 传统的方式的问题分析

1. 将学院看做是学校的子类，系是学院的子类，这样实际上是站在组织大小来进行分层次的
2. 实际上我们的要求是 ：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
3. 解决方案：=> 迭代器模式

4 迭代器模式基本介绍

1. 迭代器模式（Iterator Pattern）是常用的设计模式，属于行为型模式
2. 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。
3. 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。

5 迭代器模式的原理类图

对原理类图的说明-即(迭代器模式的角色及职责)

1. Iterator ： 迭代器接口，是系统提供，含义 hasNext, next, remove
2. ConcreteIterator : 具体的迭代器类，管理迭代
3. Aggregate :一个统一的聚合接口， 将客户端和具体聚合解耦
4. 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
5. Client :客户端， 通过 Iterator 和 Aggregate 依赖子类

6 迭代器模式应用实例

1. 应用实例要求
   编写程序展示一个学校院系结构：需求是这样，要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。
2. 设计思路分析
   

package com.atguigu.iterator;
//系
public class Department {
	private String name;
	private String desc;
	public Department(String name, String desc) {
		super();
		this.name = name;
		this.desc = desc;
	}
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public String getDesc() {
		return desc;
	}
	public void setDesc(String desc) {
		this.desc = desc;
	}
}

package com.atguigu.iterator;
import java.util.Iterator;
public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {
	//这里我们需要 Department 是以怎样的方式存放=>数组
	Department[] departments;
	int position = 0; //遍历的位置
	public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
		this.departments = departments;
	}
	//判断是否还有下一个元素
	@Override
	public boolean hasNext() {
		// TODO Auto-generated method stub
		if(position >= departments.length || departments[position] == null) {
			return false;
		}else {
			return true;
		}
	}
	@Override
	public Object next() {
		// TODO Auto-generated method stub
		Department department = departments[position];
		position += 1;
		return department;
	}
	//删除的方法，默认空实现
	public void remove() {
	}
}

package com.atguigu.iterator;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class InfoColleageIterator implements Iterator {
	List<Department> departmentList; // 信息工程学院是以 List 方式存放系
	int index = -1;//索引
	public InfoColleageIterator(List<Department> departmentList) {
		this.departmentList = departmentList;
	}
	//判断 list 中还有没有下一个元素
	@Override
	public boolean hasNext() {
			// TODO Auto-generated method stub
		if(index >= departmentList.size() - 1) {
			//满足条件，说明没有下一个
			return false;
		} else {
			index += 1;
			return true;
		}
	}
	@Override
	public Object next() {
		//获取下一个
		// TODO Auto-generated method stub
		return departmentList.get(index);
	}
	//空实现 remove
	public void remove() {
	}
}

package com.atguigu.iterator;
import java.util.Iterator;
public interface College {
	public String getName();
	//增加系的方法
	public void addDepartment(String name, String desc);
	//返回一个迭代器,遍历
	public Iterator createIterator();
}

package com.atguigu.iterator;
import java.util.Iterator;
public class ComputerCollege implements College {
	Department[] departments;
	int numOfDepartment = 0 ;// 保存当前数组的对象个数
	public ComputerCollege() {
		departments = new Department[5];
		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() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return "计算机学院";
	}
	@Override
	public void addDepartment(String name, String desc) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Department department = new Department(name, desc);
		departments[numOfDepartment] = department;
		numOfDepartment += 1;
	}
	@Override
	public Iterator createIterator() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return new ComputerCollegeIterator(departments);
	}
}

package com.atguigu.iterator;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class InfoCollege implements College {
	List<Department> departmentList;
	public InfoCollege() {
		departmentList = 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() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return "信息工程学院";
	}
	@Override
	public void addDepartment(String name, String desc) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Department department = new Department(name, desc);
		departmentList.add(department);
	}
	@Override
	public Iterator createIterator() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return new InfoColleageIterator(departmentList);
	}
}

package com.atguigu.iterator;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class OutPutImpl {
	//学院集合
	List<College> collegeList;
	public OutPutImpl(List<College> collegeList) {
		this.collegeList = collegeList;
	}
	//遍历所有学院,然后调用 printDepartment 输出各个学院的系
	public void printCollege() {
		//从 collegeList 取出所有学院, Java 中的 List 已经实现 Iterator
		Iterator<College> iterator = collegeList.iterator();
		while(iterator.hasNext()) {
			//取出一个学院
			College college = iterator.next();
			System.out.println("=== "+college.getName() +"=====" );
			printDepartment(college.createIterator()); //得到对应迭代器
		}
	}
	//输出 学院输出 系
	public void printDepartment(Iterator iterator) {
		while(iterator.hasNext()) {
			Department d = (Department)iterator.next();
			System.out.println(d.getName());
		}
	}
}

package com.atguigu.iterator;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		//创建学院
		List<College> collegeList = new ArrayList<College>();
		ComputerCollege computerCollege = new ComputerCollege();
		InfoCollege infoCollege = new InfoCollege();
		collegeList.add(computerCollege);
		collegeList.add(infoCollege);
		OutPutImpl outPutImpl = new OutPutImpl(collegeList);
		outPutImpl.printCollege();
	}
}

7 迭代器模式在 JDK-ArrayList 集合应用的源码分析

1. JDK 的 ArrayList 集合中就使用了迭代器模式
2. 代码分析+类图+说明

public class IteratorPattern {
	@SuppressWarnings("rawtypes")
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		List<String> a = new ArrayList<>();
		a.add("jack");//..
		//获取到迭代器
		Iterator Itr = a.iterator();
		while (Itr.hasNext()) {
			System.out.println(Itr.next());
		}
	}
}

追ArrayList源码发现ArrayList实现了list接口

list接口里面就有一个迭代器方法

这是一个抽象方法

3. 对类图的角色分析和说明
   • 内部类 Itr 充当具体实现迭代器 Iterator 的类， 作为 ArrayList 内部类
   • 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()
   • Iterator 接口系统提供
   • 迭代器模式解决了 不同集合(ArrayList ,LinkedList) 统一遍历问题

8 迭代器模式的注意事项和细节

• 优点

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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

• 缺点
  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

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