Java设计模式中迭代器模式的示例分析

发布时间:2021-09-15 15:02:51 作者:小新
来源:亿速云 阅读:136

这篇文章主要介绍Java设计模式中迭代器模式的示例分析,文中介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们一定要看完!

介绍

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,其别名为游标(Cursor)。迭代器模式是一种对象行为型模式。

角色

Iterator(抽象迭代器):它定义了访问和遍历元素的接口,声明了用于遍历数据元素的方法,例如:用于获取第一个元素的first()方法,用于访问下一个元素的next()方法,用于判断是否还有下一个元素的hasNext()方法,用于获取当前元素的currentItem()方法等,在具体迭代器中将实现这些方法。

ConcreteIterator(具体迭代器):它实现了抽象迭代器接口,完成对聚合对象的遍历,同时在具体迭代器中通过游标来记录在聚合对象中所处的当前位置,在具体实现时,游标通常是一个表示位置的非负整数。

Aggregate(抽象聚合类):它用于存储和管理元素对象,声明一个createIterator()方法用于创建一个迭代器对象,充当抽象迭代器工厂角色。

ConcreteAggregate(具体聚合类):它实现了在抽象聚合类中声明的createIterator()方法,该方法返回一个与该具体聚合类对应的具体迭代器ConcreteIterator实例。

在迭代器模式中,提供了一个外部的迭代器来对聚合对象进行访问和遍历,迭代器定义了一个访问该聚合元素的接口,并且可以跟踪当前遍历的元素,了解哪些元素已经遍历过而哪些没有。迭代器的引入,将使得对一个复杂聚合对象的操作变得简单。

迭代器模式中的工厂模式

在迭代器模式中应用了工厂方法模式,抽象迭代器对应于抽象产品角色,具体迭代器对应于具体产品角色,抽象聚合类对应于抽象工厂角色,具体聚合类对应于具体工厂角色。

学院遍历的案例

编写程序展示一个学校院系结构:需求是这样,要在一个页面中展示出学校的院系 组成, 一个学校有多个学院,一个学院有多个系。

分析

每一个学院都有添加系的功能,如果我们将遍历的方法hasNext() next()等写入。这将导致聚合类的职责过重,它既负责存储和管理数据,又负责遍历数据,违反了“单一职责原则”,由于聚合类非常庞大,实现代码过长,还将给测试和维护增加难度。

那么这个时候,我们也许会这样想,因为有多个学院,我们不妨将学院封装为接口,但是在这个接口中充斥着大量方法,不利于子类实现,违反了“接口隔离原则”。

解决方案

解决方案之一就是将聚合类中负责遍历数据的方法提取出来,封装到专门的类中,实现数据存储和数据遍历分离,无须暴露聚合类的内部属性即可对其进行操作,而这正是迭代器模式的意图所在。

基本介绍

原理类图

Java设计模式中迭代器模式的示例分析

上面案例的类图

Java设计模式中迭代器模式的示例分析

案例实现代码

顶层迭代器接口为Java内部提供的Iterator接口:

Java设计模式中迭代器模式的示例分析

计算机学院迭代器类,负责遍历计算机学院类下面的系集合

public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {
    //以数组的方式存放计算机学院下面的各个系
    private Department[] departments;
    //当前遍历到的位置
    private  Integer position=0;
    //通过构造器获得要遍历的集合
    public ComputerCollegeIterator(Department[] departments)
    {
        this.departments=departments;
    }
    //判断是否还存在下一个元素
    @Override
    public boolean hasNext() {
        if(position>departments.length-1||departments[position]==null)
        {
            return false;
        }
        return true;
    }
    //返回下一个元素
    @Override
    public Object next() {
        return departments[position++];
    }
    //删除的方法默认空实现
    @Override
    public void remove()
    {}
}

信息学院迭代器类,负责遍历信息学院下面的系集合

//信息学院
public class InfoCollegeIterator implements Iterator
{
 //以list的方式存放系
    private List<Department> departments;
    //索引
    private  Integer index=0;
   //构造器得到要遍历的集合
    InfoCollegeIterator(List<Department> departments)
    {
        this.departments=departments;
    }
    //判断list集合中是否还有下一个元素
    @Override
    public boolean hasNext() {
          if(index>departments.size()-1)
          {
              return false;
          }
          return true;
    }
    @Override
    public Object next() {
        return departments.get(index++);
    }
    @Override
    public void remove() {
    }
}

这里对应的各个学院的迭代器类,单独负责遍历当前学院下面系集合的逻辑

这里的优化措施可以将两个迭代器里面重复内容抽取出来,放到CollegeIterator类里面进行默认实现,该类继承Iterator接口,而上面两个学院迭代器类继承该默认实现类

Java设计模式中迭代器模式的示例分析

迭代器遍历集合里面存放的元素:

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
//学院下面的各个系--也是迭代器需要遍历的对象
public class Department
{
    private String name;//名字
    private Integer score;//分数线
}

顶层抽象学院接口

//抽象学院接口
public interface College
{
  //获取当前系的名字
    void getName();
    //增加系
    void addDepartment(String name,Integer score);
    //返回一个迭代器,负责遍历
    Iterator createIterator();
}

计算机学院,管理学院下面的各个系

public class ComputerCollege implements College{
    //数组默认大小为10
    private Department[] departments=new Department[10];
    private  Integer numOfDepartment=0;//当前数组中保存的对象个数
    @Override
    public void getName() {
        System.out.println("计算机学院");
    }
   //获取到对应的系集合
    public ComputerCollege(Department[] departments)
    {
        int i=0;
        for (Department department : departments) {
            this.departments[i++]=department;
        }
    }
 //增加系
    @Override
    public void addDepartment(String name,Integer score)
    {
     Department department=new Department(name,score);
     departments[numOfDepartment++]=department;
    }
//创建对应的迭代器,并传入要遍历的集合给迭代器
    @Override
    public Iterator createIterator() {
        return new ComputerCollegeIterator(departments);
    }
}

信息学院,负责管理下面的各个系:

//信息学院
public class InfoCollegeIterator implements Iterator
{
 //以list的方式存放系
    private List<Department> departments;
    //索引
    private  Integer index=0;
    InfoCollegeIterator(List<Department> departments)
    {
        this.departments=departments;
    }
    //判断list集合中是否还有下一个元素
    @Override
    public boolean hasNext() {
          if(index>departments.size()-1)
          {
              return false;
          }
          return true;
    }
    @Override
    public Object next() {
        return departments.get(index++);
    }
    @Override
    public void remove() {
    }
}

输出类,主要负责输出功能:

public class OutputImp
{
 //学院集合
 private List<College> collegeList;
 public OutputImp(List<College> collegeList)
 {
     this.collegeList=collegeList;
 }
 //输出所有学院,以及学院下面的所有系
    public  void printColleges()
    {
        //获取到遍历学院集合需要用到的迭代器
        //list集合实现了iterator接口
        Iterator<College> collegeIterator = collegeList.iterator();
        while(collegeIterator.hasNext())
        {
            College college = collegeIterator.next();
            System.out.println("当前学院:");
            college.getName();
            System.out.println("当前学院下面的系:");
            //如果要遍历当前学院下面的所有系,需要获取对应的迭代器
            printDeparts(college.createIterator());
            System.out.println("=============================");
        }
    }
 //输出当前学院的所有系
 protected void printDeparts(Iterator iterator)
 {
     while(iterator.hasNext())
     {
         Department department=(Department)iterator.next();
         System.out.println(department.getName());
     }
 }
}

客户端调用:

public static void main(String[] args) {
        List<College> collegeList=new ArrayList<>();
        Department[] departments=new Department[3];
        departments[0]=new Department("c++",520);
        departments[1]=new Department("java",521);
        College college=new ComputerCollege(departments);
         List<Department> departmentList=new ArrayList<>();
        departmentList.add(new Department("密码学",520));
        College college1=new InfoCollege(departmentList);
        collegeList.add(college);
        collegeList.add(college1);
        OutputImp outputImp=new OutputImp(collegeList);
        outputImp.printColleges();
    }

Java设计模式中迭代器模式的示例分析

案例总结

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”;

如果需要为聚合类更换一个迭代器,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,原有迭代器代码无须修改,也符合“开闭原则”;

但是如果要在迭代器中增加新的方法,则需要修改抽象迭代器源代码,这将违背“开闭原则”。

应用实例

Java集合中的迭代器模式

Java设计模式中迭代器模式的示例分析

Java设计模式中迭代器模式的示例分析

看 java.util.ArrayList 类

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
    private int size;
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);
        return elementData(index);
    }
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    public ListIterator<E> listIterator() {
        return new ListItr(0);
    }
    public ListIterator<E> listIterator(int index) {
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
        return new ListItr(index);
    }
    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }
    private class Itr implements Iterator<E> {
        int cursor;       // index of next element to return
        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
        int expectedModCount = modCount;
        public boolean hasNext() {
            return cursor != size;
        }
        public E next() {
            //...
        }
        public E next() {
            //...
        }
        public void remove() {
            //...
        }
        //...
    }  
    private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
        public boolean hasPrevious() {
            return cursor != 0;
        }
        public int nextIndex() {
            return cursor;
        }
        public int previousIndex() {
            return cursor - 1;
        }
        public E previous() {
            //...
        }
        public void set(E e) {
            //...
        }
        public void add(E e) {
            //...
        }
    //...
}

ArrayList 源码中看到了有两个迭代器 ItrListItr,分别实现 Iterator 和 ListIterator 接口;

第一个当然很容易看明白,它跟我们示例的迭代器的区别是这里是一个内部类,可以直接使用 ArrayList 的数据列表;第二个迭代器是第一次见到, ListIterator Iterator 有什么区别呢?

先看 ListIterator 源码

public interface ListIterator<E> extends Iterator<E> {
    boolean hasNext();
    E next();
    boolean hasPrevious();  // 返回该迭代器关联的集合是否还有上一个元素
    E previous();           // 返回该迭代器的上一个元素
    int nextIndex();        // 返回列表中ListIterator所需位置后面元素的索引
    int previousIndex();    // 返回列表中ListIterator所需位置前面元素的索引
    void remove();
    void set(E var1);       // 从列表中将next()或previous()返回的最后一个元素更改为指定元素e
    void add(E var1);   
}

接着是 Iterator 的源码

public interface Iterator<E> {
    boolean hasNext();
    E next();
    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }
    // 备注:JAVA8允许接口方法定义默认实现
    default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        while (hasNext())
            action.accept(next());
    }
}

通过源码我们看出:ListIterator 是一个功能更加强大的迭代器,它继承于 Iterator 接口,只能用于各种List类型的访问。可以通过调用 listIterator() 方法产生一个指向List开始处的 ListIterator, 还可以调用 listIterator(n) 方法创建一个一开始就指向列表索引为n的元素处的 ListIterator

Iterator 和 ListIterator 主要区别概括如下:

角色说明

Mybatis中的迭代器模式

当查询数据库返回大量的数据项时可以使用游标 Cursor,利用其中的迭代器可以懒加载数据,避免因为一次性加载所有数据导致内存奔溃,Mybatis Cursor 接口提供了一个默认实现类 DefaultCursor,代码如下

public interface Cursor<T> extends Closeable, Iterable<T> {
    boolean isOpen();
    boolean isConsumed();
    int getCurrentIndex();
}
public class DefaultCursor<T> implements Cursor<T> {
    private final DefaultResultSetHandler resultSetHandler;
    private final ResultMap resultMap;
    private final ResultSetWrapper rsw;
    private final RowBounds rowBounds;
    private final ObjectWrapperResultHandler<T> objectWrapperResultHandler = new ObjectWrapperResultHandler<T>();
    // 游标迭代器
    private final CursorIterator cursorIterator = new CursorIterator(); 
    protected T fetchNextUsingRowBound() {
        T result = fetchNextObjectFromDatabase();
        while (result != null && indexWithRowBound < rowBounds.getOffset()) {
            result = fetchNextObjectFromDatabase();
        }
        return result;
    }
    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        if (iteratorRetrieved) {
            throw new IllegalStateException("Cannot open more than one iterator on a Cursor");
        }
        iteratorRetrieved = true;
        return cursorIterator;
    }
    private class CursorIterator implements Iterator<T> {
        T object;
        int iteratorIndex = -1;
        @Override
        public boolean hasNext() {
            if (object == null) {
                object = fetchNextUsingRowBound();
            }
            return object != null;
        }
        @Override
        public T next() {
            T next = object;
            if (next == null) {
                next = fetchNextUsingRowBound();
            }
            if (next != null) {
                object = null;
                iteratorIndex++;
                return next;
            }
            throw new NoSuchElementException();
        }
        @Override
        public void remove() {
            throw new UnsupportedOperationException("Cannot remove element from Cursor");
        }
    }
    // ...
}

游标迭代器 CursorIterator 实现了 java.util.Iterator 迭代器接口,这里的迭代器模式跟 ArrayList 中的迭代器几乎一样

优点

缺点

以上是“Java设计模式中迭代器模式的示例分析”这篇文章的所有内容,感谢各位的阅读!希望分享的内容对大家有帮助,更多相关知识,欢迎关注亿速云行业资讯频道!

推荐阅读:
  1. javascript设计模式之迭代器模式的示例分析
  2. C#中迭代器模式的示例分析

免责声明:本站发布的内容(图片、视频和文字)以原创、转载和分享为主,文章观点不代表本网站立场,如果涉及侵权请联系站长邮箱:is@yisu.com进行举报,并提供相关证据,一经查实,将立刻删除涉嫌侵权内容。

java

上一篇:如何用Ajax的beforeSend提高用户体验

下一篇:php5.3指的是什么意思

相关阅读

您好,登录后才能下订单哦!

密码登录
登录注册
其他方式登录
点击 登录注册 即表示同意《亿速云用户服务条款》