设计模式实战-迭代器模式，最常用的设计模式之一
迭代器模式（Iterator Pattern）又称为游标（Cursor）模式，是最常被使用的几个模式之一，被广泛地应用到 Java 的 API 中。例如，Java 的集合（Collection）框架中，就广泛使用迭代器来遍历集合中的元素。
1、定义
迭代器模式的英文定义如下：
Provide a way to access the elements of an aggregate object sequentially without exposing its underlying representation.
意思是：提供一种方法访问一个容器对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。
迭代器是为容器服务的，容器是指用来容纳其他对象的对象，例如，Collection 集合类型、Set 类等。
2、组成角色
迭代器模式有以下 4 个角色：
- 抽象迭代器（Iterator）角色：该角色负责定义访问和遍历元素的接口；
- 具体迭代器（Concrete Iterator）角色：该角色实现 Iterator 接口，完成容器元素的遍历；
- 抽象聚集（Aggregate）角色：该角色提供创建迭代器角色的接口；
- 具体聚集（Concrete Aggregate）角色：该角色实现抽象聚集接口，创建出容纳迭代器的对象。
角色之间的关系，如下图所示：
3、迭代器模式代码实现
3.1 抽象迭代器
interface Iterator {
public Object next();
public boolean hasNext();
}3.2 具体迭代器
class ConcreteIterator implements Iterator {
private ConcreteAggregate aggregate;
private int index;
private int size;
public ConcreteIterator(ConcreteAggregate aggregate) {
this.aggregate = aggregate;
this.index = 0;
this.size = aggregate.size();
}
// 是否有下一个元素
@Override
public boolean hasNext() {
return index < size;
}
// 返回下一个元素
@Override
public Object next() {
if (index < size) {
return aggregate.getElement(index++);
}
return null;
}
}3.3 抽象聚集
interface Aggregate {
public void add(Object obj);
public Iterator createIterator();
}3.4 具体聚集
class ConcreteAggregate implements Aggregate {
// 私有存储容器
private Vector vector = new Vector();
// 添加元素
@Override
public void add(Object obj) {
this.vector.add(obj);
}
// 根据下标获取元素
public Object getElement(int index) {
return vector.get(index);
}
// 获取集合长度
public int size() {
return vector.size();
}
// 创建迭代器
@Override
public Iterator createIterator() {
return new ConcreteIterator(this);
}
}3.5 客户端
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 定义聚族对象
Aggregate aggregate = new ConcreteAggregate();
aggregate.add("Java");
aggregate.add("MySQL");
aggregate.add("Spring");
// 遍历
Iterator iterator = aggregate.createIterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
}程序执行结果：
Java MySQL Spring
4、优缺点
迭代器模式的优点：
- 迭代器模式将数据存储和数据遍历的职责进行分离；
- 迭代器模式简化了遍历容器元素的操作；
- 迭代器模式使不同的容器，具备一个统一的遍历接口；
- 迭代器模式封装了遍历算法，使算法独立于聚集角色，调用者无须知道聚集对象的类型，即使聚集对象的类型发生变化，也不会影响遍历过程。
迭代器模式的缺点：
由于迭代器模式将数据存储和数据遍历的职责进行分离，如果增加新的聚合类，同时需要增加与之相对应的迭代器类，这使得类的个数会成对增加，在某种程度上来说增加了系统的复杂性。
5、应用场景
迭代器的应用很广泛，已经发展成为程序开发中最基础的工具类了。在 Java 语言中，从 JDK 1.2 开始，增加了 java.util.Iterator 接口，并将 Iterator 应用到各个聚集类（Collection）中，如 ArrayList、Vector、Stack、HashSet 等集合类都实现了 iterator() 方法，返回一个迭代器 Iterator，用于对集合中的元素进行遍历。这使我们在项目中无须在独立地写迭代器，直接使用即可，这样既轻松又便捷。
注意：要尽可能地使用编程语言自身提供的迭代器，而非自己写的迭代器。
6、使用实例
下面将会使用 Java API 提供的迭代器模式，演示迭代器的具体使用。
public class Lesson19 {
public static void main(String[] args) {
// 调用迭代器应用示例
new IteratorUseDemo().doIterator();
}
}
/**
* 迭代器应用——演示示例
*/
class IteratorUseDemo {
void doIterator() {
// 定义 Vector 集合
Vector vector = new Vector();
vector.add("Vector 1");
vector.add("Vector 2");
vector.add("Vector 3");
// 定义 ArrayList 集合
ArrayList list = new ArrayList();
list.add("ArrayList 1");
list.add("ArrayList 2");
list.add("ArrayList 3");
// 使用迭代器循环 Vector
java.util.Iterator vIterator = vector.iterator();
while (vIterator.hasNext()) {
System.out.println(vIterator.next());
}
// 使用迭代器循环 ArrayList
java.util.Iterator lIterator = list.iterator();
while (lIterator.hasNext()) {
System.out.println(lIterator.next());
}
}
}程序执行结果：
Vector 1 Vector 2 Vector 3 ArrayList 1 ArrayList 2 ArrayList 3
从上面示例可以看出，集合都可以通过 iterator() 方法，获得统一的迭代器对象 java.util.Iterator，然后进行循环遍历。
7、总结
迭代器模式是最常用的设计模式之一，已经被广泛应用到 Java 的 API 中，比如在 Java 的集合中，使用 iterator() 方法就可以获得统一的迭代器对象 java.util.Iterator，使用这个对象就可以很方便地实现集合的遍历功能。迭代器包含四个角色（抽象迭代器、具体迭代器、抽象聚集和具体聚集）和两个重要的方法：hasNext() 方法用来判断是否还有下一个未遍历的元素，next() 方法用来获取此次遍历的对象。要注意的是，如果编程语言中已经提供了内置的迭代器，并且能满足现有需求的情况下，开发者就不必自己再写迭代器了