迭代這個(gè)名詞對(duì)于熟悉Java的人來說絕對(duì)不陌生。我們常常使用JDK提供的迭代接口進(jìn)行java collection的遍歷：
Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
//using “it.next();”do some businesss logic
} |
而這就是關(guān)于迭代器模式
應(yīng)用很好的例子。
二、 定義與結(jié)構(gòu) 迭代器（Iterator）模式，又叫做游標(biāo)（Cursor）模式。GOF給出的定義為：提供一種方法訪問一個(gè)容器（container）對(duì)象中各個(gè)元素，而又不需暴露該對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)。
從定義可見，迭代器模式是為容器而生。很明顯，對(duì)容器對(duì)象的訪問必然涉及到遍歷算法。你可以一股腦的將遍歷方法塞到容器對(duì)象中去；或者根本不去提供什么遍歷算法，讓使用容器的人自己去實(shí)現(xiàn)去吧。這兩種情況好像都能夠解決問題。
然而在前一種情況，容器承受了過多的功能，它不僅要負(fù)責(zé)自己“容器”內(nèi)的元素維護(hù)（添加、刪除等等），而且還要提供遍歷自身的接口；而且由于遍歷狀態(tài)保存的問題，不能對(duì)同一個(gè)容器對(duì)象同時(shí)進(jìn)行多個(gè)遍歷。第二種方式倒是省事，卻又將容器的內(nèi)部細(xì)節(jié)暴露無(wú)遺。
而迭代器模式的出現(xiàn)，很好的解決了上面兩種情況的弊端。先來看下迭代器模式的真面目吧。
迭代器模式由以下角色組成：
1) 迭代器角色（Iterator）：迭代器角色負(fù)責(zé)定義訪問和遍歷元素的接口。
2) 具體迭代器角色（Concrete Iterator）：具體迭代器角色要實(shí)現(xiàn)迭代器接口，并要記錄遍歷中的當(dāng)前位置。
3) 容器角色（Container）：容器角色負(fù)責(zé)提供創(chuàng)建具體迭代器角色的接口。
4) 具體容器角色（Concrete Container）：具體容器角色實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建具體迭代器角色的接口——這個(gè)具體迭代器角色于該容器的結(jié)構(gòu)相關(guān)。
迭代器模式的類圖如下：
從結(jié)構(gòu)上可以看出，迭代器模式在客戶與容器之間加入了迭代器角色。迭代器角色的加入，就可以很好的避免容器內(nèi)部細(xì)節(jié)的暴露，而且也使得設(shè)計(jì)符號(hào)“單一職責(zé)原則”。
注意，在迭代器模式中，具體迭代器角色和具體容器角色是耦合在一起的——遍歷算法是與容器的內(nèi)部細(xì)節(jié)緊密相關(guān)的。為了使客戶程序從與具體迭代器角色耦合的困境中脫離出來，避免具體迭代器角色的更換給客戶程序帶來的修改，迭代器模式抽象了具體迭代器角色，使得客戶程序更具一般性和重用性。這被稱為多態(tài)迭代。
三、 舉例 由于迭代器模式本身的規(guī)定比較松散，所以具體實(shí)現(xiàn)也就五花八門。我們?cè)诖藘H舉一例，根本不能將實(shí)現(xiàn)方式一一呈現(xiàn)。因此在舉例前，我們先來列舉下迭代器模式的實(shí)現(xiàn)方式。
1．迭代器角色定義了遍歷的接口，但是沒有規(guī)定由誰(shuí)來控制迭代。在Java collection的應(yīng)用中，是由客戶程序來控制遍歷的進(jìn)程，被稱為外部迭代器；還有一種實(shí)現(xiàn)方式便是由迭代器自身來控制迭代，被稱為內(nèi)部迭代器。外部迭代器要比內(nèi)部迭代器靈活、強(qiáng)大，而且內(nèi)部迭代器在java語(yǔ)言環(huán)境中，可用性很弱。
2．在迭代器模式中沒有規(guī)定誰(shuí)來實(shí)現(xiàn)遍歷算法。好像理所當(dāng)然的要在迭代器角色中實(shí)現(xiàn)。因?yàn)榧缺阌谝粋€(gè)容器上使用不同的遍歷算法，也便于將一種遍歷算法應(yīng)用于不同的容器。但是這樣就破壞掉了容器的封裝——容器角色就要公開自己的私有屬性，在java中便意味著向其他類公開了自己的私有屬性。
那我們把它放到容器角色里來實(shí)現(xiàn)好了。這樣迭代器角色就被架空為僅僅存放一個(gè)遍歷當(dāng)前位置的功能。但是遍歷算法便和特定的容器緊緊綁在一起了。
而在Java Collection的應(yīng)用中，提供的具體迭代器角色是定義在容器角色中的內(nèi)部類。這樣便保護(hù)了容器的封裝。但是同時(shí)容器也提供了遍歷算法接口，你可以擴(kuò)展自己的迭代器。
好了，我們來看下Java Collection中的迭代器是怎么實(shí)現(xiàn)的吧。
//迭代器角色，僅僅定義了遍歷接口
public interface Iterator {
boolean hasNext();
Object next();
void remove();
}
//容器角色，這里以List為例。它也僅僅是一個(gè)接口，就不羅列出來了
//具體容器角色，便是實(shí)現(xiàn)了List接口的ArrayList等類。為了突出重點(diǎn)這里指羅列和迭代器相關(guān)的內(nèi)容
//具體迭代器角色，它是以內(nèi)部類的形式出來的。AbstractList是為了將各個(gè)具體容器角色的公共部分提取出來而存在的。
public abstract class AbstractList extends AbstractCollection implements List {
……
//這個(gè)便是負(fù)責(zé)創(chuàng)建具體迭代器角色的工廠方法
public Iterator iterator() {
return new Itr();
}
//作為內(nèi)部類的具體迭代器角色
private class Itr implements Iterator {
int cursor = 0;
int lastRet = -1;
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != size();
}
public Object next() {
checkForComodification();
try {
Object next = get(cursor);
lastRet = cursor++;
return next;
} catch(IndexOutOfBoundsException e) {
checkForComodification();
throw new NoSuchElementException();
}
}
public void remove() {
if (lastRet == -1)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
AbstractList.this.remove(lastRet);
if (lastRet < cursor)
cursor--;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch(IndexOutOfBoundsException e) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
} |
至于迭代器模式的使用。正如引言中所列那樣，客戶程序要先得到具體容器角色，然后再通過具體容器角色得到具體迭代器角色。這樣便可以使用具體迭代器角色來遍歷容器了……
四、 實(shí)現(xiàn)自己的迭代器
在實(shí)現(xiàn)自己的迭代器的時(shí)候，一般要操作的容器有支持的接口才可以。而且我們還要注意以下問題：
在迭代器遍歷的過程中，通過該迭代器進(jìn)行容器元素的增減操作是否安全呢？
在容器中存在復(fù)合對(duì)象的情況，迭代器怎樣才能支持深層遍歷和多種遍歷呢？
以上兩個(gè)問題對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的容器角色，各不相同，值得考慮。
五、 適用情況
由上面的講述，我們可以看出迭代器模式給容器的應(yīng)用帶來以下好處：
1) 支持以不同的方式遍歷一個(gè)容器角色。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同，效果上會(huì)有差別。
2) 簡(jiǎn)化了容器的接口。但是在java Collection中為了提高可擴(kuò)展性，容器還是提供了遍歷的接口。
3) 對(duì)同一個(gè)容器對(duì)象，可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)遍歷。因?yàn)楸闅v狀態(tài)是保存在每一個(gè)迭代器對(duì)象中的。
由此也能得出迭代器模式的適用范圍：
1) 訪問一個(gè)容器對(duì)象的內(nèi)容而無(wú)需暴露它的內(nèi)部表示。
2) 支持對(duì)容器對(duì)象的多種遍歷。
3) 為遍歷不同的容器結(jié)構(gòu)提供一個(gè)統(tǒng)一的接口（多態(tài)迭代）。
六、 總結(jié)
迭代器模式在我們的應(yīng)用中很廣泛，希望本文能幫助你理解它。如有不對(duì)之處，還請(qǐng)不吝指正。