2021年2月7日星期日

设计模式(十七)——迭代器模式(ArrayList 集合应用源码分析)

1 看一个具体的需求

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。如图:

2 传统的设计方案(类图)

3 传统的方式的问题分析

1) 将学院看做是学校的子类,系是学院的子类,这样实际上是站在组织大小来进行分层次的

2) 实际上我们的要求是 :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, 因此这种方案,不能很好实现的遍历的操作

3) 解决方案:=> 迭代器模式

4 迭代器模式基本介绍

基本介绍


1) 迭代器模式(Iterator Pattern)是常用的设计模式,属于行为型模式

2) 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。

3) 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。

5 迭代器模式的原理类图

  • 对原理类图的说明-即(迭代器模式的角色及职责)

1) Iterator : 迭代器接口,是系统提供,含义 hasNext, next, remove

2) ConcreteIterator :  具体的迭代器类,管理迭代

3) Aggregate :一个统一的聚合接口, 将客户端和具体聚合解耦

4) ConcreteAggreage : 具体的聚合持有对象集合, 并提供一个方法,返回一个迭代器, 该迭代器可以正确遍历集合

5) Client :客户端,  通过 Iterator 和 Aggregate 依赖子类

6 迭代器模式应用实例


1) 应用实例要求

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。

2) 设计思路分析

 

 

 3)代码实现

package com.lin.iterator;public class Department { private String name; private String desc;  public String getName() {  return name; } public void setName(String name) {  this.name = name; } public String getDesc() {  return desc; } public void setDesc(String desc) {  this.desc = desc; }  public Department(String name, String desc) {  super();  this.name = name;  this.desc = desc; }   }

package com.lin.iterator;import java.util.Iterator;public interface College { String getName();  void addDepartment(String name, String desc);  Iterator createIterator();}

package com.lin.iterator;import java.util.Iterator;public class ComputerCollegeIterator implements Iterator{ // 这里我们需要Department是以怎样的方式存放 Department[] departments; int positon = 0;  public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {  this.departments = departments; }  @Override public boolean hasNext() {  if(positon >= departments.length || departments[positon] == null) {   return false;  } else{   return true;  } } @Override public Object next() {  Department department = departments[positon];  positon += 1;  return department; }  public void remove() {   }}

package com.lin.iterator;import java.util.Iterator;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("前端", "前端");  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) {  Department department = new Department(name, desc);  departments[numOfDepartment] = department;  numOfDepartment ++;   } @Override public Iterator createIterator() {  return new ComputerCollegeIterator(departments); }}

package com.lin.iterator;import java.util.Iterator;import java.util.List;public class InfoCollegeIteration implements Iterator { List<Department> departmentList;  int index = -1;  public InfoCollegeIteration(List<Department> departmentList) {  super();  this.departmentList = departmentList; } @Override public boolean hasNext() {  if(index >= departmentList.size() -1) {   return false;  } else {   index ++;   return true;  } } @Override public Object next() {  return departmentList.get(index); } public void remove() {   }}

package com.lin.iterator;import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;import java.util.List;public class InfoCollege implements College { List<Department> departmentList;  public InfoCollege() {  departmentList = new ArrayList<Department>();  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"); }  @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 InfoCollegeIteration(departmentList); }}

package com.lin.iterator;import java.util.Iterator;import java.util.List;public class OutPutImpl { // 学院集合 List<College> collegeList; public OutPutImpl(List<College> collegeList) {  this.collegeList = collegeList; }  // 输出个学院的系  public void printCollege() {    Iterator<College> iterator = collegeList.iterator();  while(iterator.hasNext()) {   College college = iterator.next();   System.out.println("==========="+college.getName()+"===========");   printDepartment(college.createIterator());  } }  // 输出 学院输出系 public void printDepartment(Iterator iterator) {  while(iterator.hasNext()) {   Department d = (Department)iterator.next();   System.out.println(d.getName());  } }   }

package com.lin.iterator;import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class Client { public static void main(String[] args) {    List<College> collegeList = new ArrayList<College>();    ComputerCollege computerCollege = new ComputerCollege();  InfoCollege infoCollege = new InfoCollege();    collegeList.add(computerCollege);  collegeList.add(infoCollege);    OutPutImpl outPutImpl = new OutPutImpl(collegeList);  outPutImpl.printCollege(); }}

7 迭代器模式在 JDK-ArrayList 集合应用的源码分析

1) JDK 的 ArrayList  集合中就使用了迭代器模式

2) 代码分析+类图+说明

 

 

3) 对类图的角色分析和说明

  •  内部类 Itr 充当具体实现迭代器 Iterator 的类, 作为 ArrayList  内部类
  •  List 就是充当了聚合接口,含有一个 iterator() 方法,返回一个迭代器对象
  •  ArrayList 是实现聚合接口 List  的子类,实现了 iterator()
  •  Iterator 接口系统提供
  •  迭代器模式解决了 不同集合(ArrayList ,LinkedList) 统一遍历问题

8 迭代器模式的注意事项和细节

优点

  • 1) 提供一个统一的方法遍历对象,客户不用再考虑聚合的类型,使用一种方法就可以遍历对象了。
  • 2) 隐藏了聚合的内部结构,客户端要遍历聚合的时候只能取到迭代器,而不会知道聚合的具体组成。
  • 3) 提供了一种设计思想,就是一个类应该只有一个引起变化的原因(叫做单一责任原则)。在聚合类中,我们把迭代器分开,就是要把管理对象集合和遍历对象集合的责任分开,
  • 这样一来集合改变的话,只影响到聚合对象。而如果遍历方式改变的话,只影响到了迭代器。
  • 4) 当要展示一组相似对象,或者遍历一组相同对象时使用, 适合使用迭代器模式

缺点

  • 每个聚合对象都要一个迭代器,会生成多个迭代器不好管理类

 

仅供参考,有错误还请指出!

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