迭代器模式（Interator Pattern）

一、模式动机

迭代器模式（Iterator Pattern）是一种使用频率非常高的行为型设计模式，迭代器用于对一个聚合对象进行遍历。通过引入迭代器可以将数据的遍历功能从聚合对象中分离出来，聚合对象只负责存储数据，而遍历数据由迭代器来完成，简化了聚合对象的设计，更符合“单一职责原则”的要求。Java语言提供了对迭代器模式的完美支持，通常我们不需要自己定义新的迭代器，直接使用Java提供的迭代器即可。迭代器模式又称为“游标（Cursor）模式”，它是一种对象行为型模式。
类比：

• 电视机   存储电视频道的集合   聚合类(Aggregate Classes)
  
• 电视机遥控器   操作电视频道   迭代器(Iterator)
  
• 如何访问一个聚合对象中的元素但又不需要暴露它的内部结构，还能提供多种不同的遍历方式   迭代器模式
  

二、模式定义

• 迭代器模式(Iterator Pattern) ：提供一种方法来访问聚合对象，而不用暴露这个对象的内部表示。
  
• 提供一个外部的迭代器对聚合对象进行访问和遍历，迭代器中定义了一个访问该聚合对象的接口，并且可以跟踪当前遍历的元素，了解哪些元素已经遍历，哪些没有。
  
• 其别名为游标(Cursor)
  
• 迭代器模式是一种对象行为型模式
  

三、模式结构

抽象迭代器类

1. public interface Iterator {
2.     public void first();              //将游标指向第一个元素
3.     public void next();               //将游标指向下一个元素
4.     public boolean hasNext();         //判断是否存在下一个元素
5.     public Object currentItem();      //获取游标指向的当前元素
6. }

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具体迭代器类

1. public class ConcreteIterator implements Iterator {
2.     private ConcreteAggregate objects; //维持一个对具体聚合对象的引用，以便于访问存储在聚合对象中的数据
3.     private int cursor;         //定义一个游标，用于记录当前访问位置
4.     public ConcreteIterator(ConcreteAggregate objects) {
5.         this.objects=objects;
6.     }
7.     public void first() {  ......  }               
8.     public void next() {  ......  }
9.     public boolean hasNext( ) {  ......  }       
10.     public Object currentItem( ) {  ......  }
11. }

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抽象聚合类

1. public interface Aggregate {
2.     Iterator createIterator( );
3. }

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具体聚合类

1. public class ConcreteAggregate implements Aggregate {       
2.     ......       
3.     public Iterator createIterator( ) {
4.         return new ConcreteIterator(this);
5.     }
6.     ......
7. }

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四、案例实现

案例背景

遥控操控电视频道遍历

案例结构

代码实现

抽象迭代器类：电视机遥控器类

1. public interface TVInterator {
3.     void setChannel(int i);
4.     Object currentChannel();
5.     void next();
6.     void previous();
7.     boolean isLast();
8.     boolean isFirst();
10. }

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抽象聚合类

1. public interface Television {
3.     TVInterator createInterator();
5. }

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具体电视机类：创维电视机类

1. public class SkyworthTelevision implements Television{
3.     private Object[] obj = {"CCTV-1","CCTV-2","CCTV-3","CCTV-4","CCTV-5","CCTV-6"};
5.     @Override
6.     public TVInterator createInterator() {
7.         return new SkyworthInterator(obj);
8.     }
10. }

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具体电视机类：TCL

1. public class TCLTelevision implements Television{
3.     private Object[] obj = {"湖南卫视","上海卫视","山西卫视","河北卫视","上海卫视","北京卫视"};
5.     @Override
6.     public TVInterator createInterator() {
7.         return new SkyworthInterator(obj);
8.     }
10. }

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具体电视机遥控器类：创维

1. public class SkyworthInterator implements TVInterator{
3.     private int currentIndex = 0;
4.     private Object obj[];
6.     public SkyworthInterator(Object[] obj) {
7.         this.obj = obj;
8.     }
10.     @Override
11.     public void setChannel(int i) {
12.         currentIndex = i;
13.     }
15.     @Override
16.     public Object currentChannel() {
17.         return obj[currentIndex];
18.     }
20.     @Override
21.     public void next() {
22.         if (currentIndex < obj.length){
23.             currentIndex ++;
24.         }
25.     }
27.     @Override
28.     public void previous() {
29.         if (currentIndex > 0){
30.             currentIndex --;
31.         }
32.     }
34.     @Override
35.     public boolean isLast() {
36.         return currentIndex == obj.length;
37.     }
39.     @Override
40.     public boolean isFirst() {
41.         return currentIndex ==0;
42.     }
43. }

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具体电视机遥控器类：TCL

1. public class TCLInterator implements TVInterator{
3.     private int currentIndex = 0;
4.     private Object obj[];
6.     public TCLInterator(Object[] obj) {
7.         this.obj = obj;
8.     }
10.     @Override
11.     public void setChannel(int i) {
12.         currentIndex = i;
13.     }
15.     @Override
16.     public Object currentChannel() {
17.         return obj[currentIndex];
18.     }
20.     @Override
21.     public void next() {
22.         if (currentIndex < obj.length){
23.             currentIndex ++;
24.         }
25.     }
27.     @Override
28.     public void previous() {
29.         if (currentIndex > 0){
30.             currentIndex --;
31.         }
32.     }
34.     @Override
35.     public boolean isLast() {
36.         return currentIndex == obj.length;
37.     }
39.     @Override
40.     public boolean isFirst() {
41.         return currentIndex ==0;
42.     }
43. }

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客户类

1. public class Client {
3.     public static void display(Television tv){
4.         TVInterator interator = tv.createInterator();
5.         System.out.println("电视机频道：");
6.         while (!interator.isLast()){
7.             System.out.println(interator.currentChannel().toString());
8.             interator.next();
9.         }
10.     }
11.     public static void reverseDisplay(Television tv){
12.         TVInterator interator = tv.createInterator();
13.         interator.setChannel(6);
14.         System.out.println("逆向遍历电视机频道：");
15.         while (!interator.isFirst()){
16.             interator.previous();
17.             System.out.println(interator.currentChannel().toString());
18.         }
19.     }
21.     public static void main(String a[]) {
22.         Television tv = (Television) XMLUtil.getBean();
23.         display(tv);
24.         System.out.println("===============");
25.         reverseDisplay(tv);
26.     }
28. }

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案例分析

• 如果需要增加一个新的具体聚合类，只需增加一个新的聚合子类和一个新的具体迭代器类即可，原有类库代码无须修改，符合开闭原则
  
• 如果需要更换一个迭代器，只需要增加一个新的具体迭代器类作为抽象迭代器类的子类，重新实现遍历方法即可，原有迭代器代码无须修改，也符合开闭原则
  
• 如果要在迭代器中增加新的方法，则需要修改抽象迭代器的源代码，这将违背开闭原则
  

五、模式分析

• 聚合对象的两个职责：
  
  
  
  • 存储数据，聚合对象的基本职责
    
  • 遍历数据，既是可变化的，又是可分离的
    
  
  
• 将遍历数据的行为从聚合对象中分离出来，封装在迭代器对象中
  
• 由迭代器来提供遍历聚合对象内部数据的行为，简化聚合对象的设计，更符合单一职责原则
  

六、总结

模式优点

• 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
  
• 简化了聚合类
  
• 由于引入了抽象层，增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码，符合开闭原则
  

模式缺点

• 在增加新的聚合类时需要对应地增加新的迭代器类，类的个数成对增加，这在一定程度上增加了系统的复杂性
  
• 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。在自定义迭代器时，创建一个考虑全面的抽象迭代器并不是一件很容易的事情
  

使用情形

• 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
  
• 为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，而客户端可以一致性地操作该接口
  

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