设计模式之迭代器模式(下)

3)使用内部类实现迭代器
1.JDK中的迭代器示例

为了能够让迭代器可以访问到聚合对象中的数据,还可以将迭代器类设计为聚合类的内部类

package java.util;

public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
    private class Itr implements Iterator<E> {
	    int cursor = 0;
        ......
    }
}
2.改写ProductList类

将ProductIterator类作为ProductList类的内部类。

//商品数据类:具体聚合类
public class ProductList extends AbstractObjectList {
	public ProductList(List products) {
		super(products);
	}
	
	public AbstractIterator createIterator() {
		return new ProductIterator();
	}
	
	//商品迭代器:具体迭代器,内部类实现
	private class ProductIterator implements AbstractIterator {
		private int cursor1;
		private int cursor2;
		
		public ProductIterator() {
			cursor1 = 0;
			cursor2 = objects.size() -1;
		}
		
		public void next() {
			if(cursor1 < objects.size()) {
				cursor1++;
			}
		}
		
		public boolean isLast() {
			return (cursor1 == objects.size());
		}
		
		public void previous() {
			if(cursor2 > -1) {
				cursor2--;
			}
		}
		
		public boolean isFirst() {
			return (cursor2 == -1);
		}
		
		public Object getNextItem() {
			return objects.get(cursor1);
		} 
			
		public Object getPreviousItem() {
			return objects.get(cursor2);
		} 	
	}
}
4)使用JDK内置迭代器
1.概述

在 Java 集合框架中,List和Set等聚合类都继承(或实现)了java.util.Collection接口,在Collection接口中声明了如下方法(部分)。

具体的 Java 聚合类可以通过实现该 iterator() 方法返回一个具体的 Iterator 对象。

package java.util;
 
public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
  ……
  boolean add(Object c);
  boolean addAll(Collection c);
  boolean remove(Object o);
  boolean removeAll(Collection c);
  boolean remainAll(Collection c); 
  Iterator iterator();
  ……
}

JDK中定义了抽象迭代器接口Iterator,代码如下所示:

package java.util;
 
public interface Iterator<E> {
  boolean hasNext();
  E next();
  void remove();
}

hasNext()用于判断聚合对象中是否还存在下一个元素,为了不抛出异常,在每次调用next()之前需先调用hasNext(),如果有可供访问的元素,则返回true;

next()方法用于将游标移至下一个元素,通过它可以逐个访问聚合中的元素,它返回游标所越过的那个元素的引用;

remove()方法用于删除上次调用next()时所返回的元素。

2.原理

在第一个next()方法被调用时,迭代器游标由“元素1”与“元素2”之间移至“元素2”与“元素3”之间,跨越了“元素2”,因此next()方法将返回对“元素2”的引用;

在第二个next()方法被调用时,迭代器由“元素2”与“元素3”之间移至“元素3”和“元素4”之间,next()方法将返回对“元素3”的引用,如果此时调用remove()方法,即可将“元素3”删除。

在这里插入图片描述

如下代码可用于删除聚合对象中的第一个元素:

//collection是已实例化的聚合对象
Iterator iterator = collection.iterator();   
// 跳过第一个元素
iterator.next();	 
// 删除第一个元素
iterator.remove(); 	

注意:如果调用remove()之前,没有先对next()进行调用,将会抛出IllegalStateException异常,因为没有任何可供删除的元素。

3.类结构图

在JDK中,Collection接口和Iterator接口充当了迭代器模式的抽象层,分别对应于抽象聚合类和抽象迭代器,而Collection接口的子类充当了具体聚合类,下面列出了JDK中与List有关的类及它们之间的关系。

在这里插入图片描述

4.Iterator 和 ListIterator

在Iterator接口中定义的方法太少,只有三个,通过这三个方法只能实现正向遍历。

在ListIterator接口中声明了用于逆向遍历的hasPrevious()和previous()等方法进行了拓展。

5.使用JDK的迭代器代码示例
import java.util.*;
 
public class IteratorDemo {
  public static void process(Collection c) {
        //创建迭代器对象
   	  	Iterator i = c.iterator(); 
		
        //通过迭代器遍历聚合对象
		    while(i.hasNext()) {
			    System.out.println(i.next().toString());
		    }
   }
 
	public static void main(String args[]) {
	  Collection persons;
	  //创建一个ArrayList类型的聚合对象
    persons = new ArrayList(); 
		persons.add("张无忌");
		persons.add("小龙女");
		persons.add("令狐冲");
		persons.add("韦小宝");
		persons.add("袁紫衣");
		persons.add("小龙女");
		
		process(persons);
	}
}
5)总结
1.优点
  • 支持以不同的方式遍历一个聚合对象,在同一个聚合对象上可以定义多种遍历方式。

  • 迭代器简化了聚合类,在原有的聚合对象中不需要再自行提供数据遍历等方法。

  • 在迭代器模式中,由于引入了抽象层,增加新的聚合类和迭代器类都无须修改原有代码。

2.缺点
  • 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,类的个数将成对增加,增加了系统的复杂性。

  • 抽象迭代器的设计难度较大,需要充分考虑到系统将来的扩展,例如JDK内置迭代器Iterator就无法实现逆向遍历,如果需要实现逆向遍历,只能通过其子类ListIterator等来实现,而ListIterator迭代器无法用于操作Set类型的聚合对象。

3.适用场景
  • 访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。

  • 需要为一个聚合对象提供多种遍历方式。

  • 遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口,在该接口的实现类中为不同的聚合结构提供不同的遍历方式,在客户端可以一致性地操作该接口。

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