设计模式 – 迭代器模式详解及其在ArrayList中的应用

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基本介绍

迭代器模式(Iterator Pattern)是 Java 中使用最多的一种模式,它可以顺序的访问容器中的元素,但不需要知道容器的内部细节

模式结构

设计模式 - 迭代器模式详解及其在ArrayList中的应用

Iterator(抽象迭代器):定义遍历元素所需的基本方法

ConcreteIterator(具体迭代器):根据自己的需求实现抽象方法,完成迭代

Aggregate(抽象容器):定义对容器的基本操作

ConcreteAggregate(具体容器):抽象容器的具体实现类,iterator方法返回一个具体的迭代器

举例说明

使用迭代器模式实现对数据的遍历

抽象迭代器

public interface Iterator<T> {
    boolean hasNext();
    T next();
}

具体迭代器

public class ConcreteIterator<T> implements Iterator<T> {
    private List<T> list; //遍历的集合
    private int index = -1; //遍历的索引

    public ConcreteIterator(List<T> list) {
        this.list = list;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return index < list.size() - 1;
    }

    @Override
    public T next() {
        T t = null;
        if (this.hasNext()) {
            t = list.get(++index);
        }
        return t;
    }
}

抽象容器

public interface Aggregate<T> {
    void add(T t);

    void remove(T t);

    Iterator<T> iterator();
}

具体容器

public class ConcreteAggregate<T> implements Aggregate<T> {
    private List<T> list = new ArrayList<>();

    @Override
    public void add(T obj) {
        list.add(obj);
    }

    @Override
    public void remove(T obj) {
        list.remove(obj);
    }

    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new ConcreteIterator<>(list);
    }
}

测试类

public class Client {
    @Test
    public void test() {
        Aggregate<String> aggregate = new ConcreteAggregate<>();
        aggregate.add("张三");
        aggregate.add("李四");
        aggregate.add("王五");
        Iterator<String> iterator = aggregate.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

运行结果

张三
李四
王五

模式分析

优点:

  • 提供一种统一的遍历方式,用户不需要再考虑聚合的类型,使用一种方式就可以遍历
  • 隐藏了聚合对象内部的细节,客户端遍历的时候取到的是迭代器对象,不会知道聚合的具体组成
  • 符合单一职责原则,把管理对象集合和遍历对象集合的责任分开,这样一来,集合改变只会影响到聚合对象,遍历方式改变只会影响到迭代器对象

缺点:

  • 每个聚合对象都需要一个迭代器,类的个数成对增加,增加了系统的复杂性

适用场景:

  • 当要展示一组相似对象,遍历一组相同对象时使用

在 ArrayList 中的应用

Java 中的容器对象有很多,基本都涉及到迭代器,我们以 ArrayList 作为例子,剖析它是如何应用迭代器模式的。

打开 ArrayList 源码可以发现:

  • ArrayList 实现了 List 接口,使用 Object 数组存储元素
  • 在 List 接口中定义了 iterator() 以及很多对操作集合的方法
  • 在 ArrayList 中对 iterator() 进行了重写,并返回一个 Itr 对象
  • Itr 是 ArrayList 的内部类,并且实现了 Iterator 接口

综上,其基本关系就是:

设计模式 - 迭代器模式详解及其在ArrayList中的应用

当然,List 下的实现类不止 ArrayList,Iterator 下也有许多具体迭代器,它们各自有各自的实现方式,共同构建了 Java 中强大的容器类。

(完)

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