设计模式之迭代器模式详解（Iterator Pattern）
认识迭代器模式
在系统开发中，集合对象内部表示各不相同。底层构造也尽不相同。对于这些对象，我们希望在不暴露其底层和内部表示的同时，可以使外部客户访问其中元素。
迭代器模式就为这一需求提供了极其优雅的实现，接下来就让我们来认识认识迭代器模式：
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。
- 迭代器模式（Iterator Pattern）是常用的设计模式，属于行为型模式
- 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
模式的特点
迭代器（Iterator）模式的主要优点如下：
- 访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。
- 遍历任务交由迭代器完成，这简化了聚合类。
- 它支持以不同方式遍历一个聚合，甚至可以自定义迭代器的子类以支持新的遍历。
- 增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码。
- 封装性良好，为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口。
其主要缺点是：增加了类的个数，这在一定程度上增加了系统的复杂性。
原理类图与角色说明
角色说明
迭代器模式主要包含以下角色。
- 抽象聚合（Aggregate）角色：定义存储、添加、删除聚合对象以及创建迭代器对象的接口。
- 具体聚合（ConcreteAggregate）角色：实现抽象聚合类，返回一个具体迭代器的实例。
- 抽象迭代器（Iterator）角色：定义访问和遍历聚合元素的接口，通常包含 hasNext()、first()、next() 等方法。
- 具体迭代器（Concretelterator）角色：实现抽象迭代器接口中所定义的方法，完成对聚合对象的遍历，记录遍历的当前位置。
应用实例
下面以遍历输出院系的不同底层存储专业为例，应用迭代器模式：
创建抽象聚合（Aggregate）：学院类
public interface College {
public String getName();
//增加专业的方法
public void addDepartment(String name, String desc);
//返回一个迭代器,遍历
public Iterator createIterator();
}
创建具体聚合（ConcreteAggregate）：具体学院类
//计算机学院——以数组来存储专业
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() {
return "计算机学院";
}
@Override
public void addDepartment(String name, String desc) {
if (numOfDepartment < departments.length) {
Department department = new Department(name, desc);
departments[numOfDepartment] = department;
numOfDepartment += 1;
}
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new ComputerCollegeIterator(departments);
}
}
//信息工程学院——用list来存储专业
public class InfoCollege implements College {
List<Department> departmentList;
public InfoCollege() {
departmentList = new LinkedList<>();
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() {
return "信息工程学院";
}
@Override
public void addDepartment(String name, String desc) {
Department department = new Department(name, desc);
departmentList.add(department);
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new InfoCollegeIterator(departmentList);
}
}
创建抽象迭代器（Iterator）
public interface Iterator {
Object first();
Object next();
boolean hasNext();
}
创建具体迭代器（Concretelterator）
//计算机学院迭代器
public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {
//这里 Department 是以数组的方式存放
Department[] departments;
int index = 0;//遍历的位置
public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
this.departments = departments;
}
@Override
public Object first() {
return departments[0];
}
@Override
public Object next() {
Department department = departments[index];
index ++;
return department;
}
//判断数组中是否还有下一个元素
@Override
public boolean hasNext() {
if (index >= departments.length || departments[index] == null){
return false;
} else {
return true;
}
}
}
//信息工程学院迭代器
public class InfoCollegeIterator implements Iterator {
// 信息工程学院是以 List 方式存放专业
List<Department> departmentList;
int index = -1;//索引
public InfoCollegeIterator(List<Department> departmentList) {
this.departmentList = departmentList;
}
@Override
public Object first() {
return departmentList.get(0);
}
@Override
public Object next() {
return departmentList.get(index);
}
//判断list中是否还有下一个元素
@Override
public boolean hasNext() {
if (index >= departmentList.size() - 1){
return false;
} else {
index ++;
return true;
}
}
}
客户端调用测试
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建 学院
College computerCollege = new ComputerCollege();
College infoCollege = new InfoCollege();
//创建 各个学院的迭代器
Iterator iterator = computerCollege.createIterator();
Iterator iterator1 = infoCollege.createIterator();
//输出 计算机学院 下的院系
System.out.println("==========="+computerCollege.getName()+"===============");
printDepartment(iterator);
//输出 信息工程学院 下的院系
System.out.println("==========="+infoCollege.getName()+"===============");
printDepartment(iterator1);
}
//输出 学院输出 系
public static void printDepartment(Iterator iterator) {
Department first = (Department) iterator.first();
System.out.println("第一个专业：" + first.getName());
while(iterator.hasNext()) {
Department d = (Department)iterator.next();
System.out.println(d.getName());
}
}
}
输出结果：
===========计算机学院===============
第一个专业：Java 专业
Java 专业
PHP 专业
大数据专业
===========信息工程学院===============
第一个专业：信息安全专业
信息安全专业
网络安全专业
服务器安全专业