Java设计模式之迭代器模式

核心提示：一、 引言迭代这个名词对于熟悉java的人来说绝对不生疏，我们经常使用JDK提供的迭代接口进行java collection的遍历：Iterator it = list.iterator();while(it.hasNext()){//using “it.next();”do some businesss logic}

一、 引言

迭代这个名词对于熟悉java的人来说绝对不生疏。我们经常使用JDK提供的迭代接口进行java collection的遍历：

Iterator it = list.iterator();

while(it.hasNext()){

　//using “it.next();”do some businesss logic

}

而这就是关于迭代器模式应用很好的例子。

二、 定义与结构

迭代器（Iterator）模式，又叫做游标（Cursor）模式。GOF给出的定义为：提供一种方法访问一个容器（container）对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。

从定义可见，迭代器模式是为容器而生。很明显，对容器对象的访问必然涉及到遍历算法。你可以一股脑的将遍历方法塞到容器对象中去；或者根本不去提供什么遍历算法，让使用容器的人自己去实现去吧。这两种情况似乎都能够解决问题。

然而在前一种情况，容器承受了过多的功能，它不仅要负责自己“容器”内的元素维护（添加、删除等等），而且还要提供遍历自身的接口；而且由于遍历状态保存的问题，不能对同一个容器对象同时进行多个遍历。第二种方式倒是省事，却又将容器的内部细节暴露无遗。

而迭代器模式的出现，很好的解决了上面两种情况的弊端。先来看下迭代器模式的真面目吧。

迭代器模式由以下角色组成：

1) 迭代器角色（Iterator）：迭代器角色负责定义访问和遍历元素的接口。

2) 具体迭代器角色（Concrete Iterator）：具体迭代器角色要实现迭代器接口，并要记录遍历中的当前位置。

3) 容器角色（Container）：容器角色负责提供创建具体迭代器角色的接口。

4) 具体容器角色（Concrete Container）：具体容器角色实现创建具体迭代器角色的接口——这个具体迭代器角色于该容器的结构相关。

迭代器模式的类图如下：



从结构上可以看出，迭代器模式在客户与容器之间加入了迭代器角色。迭代器角色的加入，就可以很好的避免容器内部细节的暴露，而且也使得设计符号“单一职责原则”。

注重，在迭代器模式中，具体迭代器角色和具体容器角色是耦合在一起的——遍历算法是与容器的内部细节紧密相关的。为了使客户程序从与具体迭代器角色耦合的困境中脱离出来，避免具体迭代器角色的更换给客户程序带来的修改，迭代器模式抽象了具体迭代器角色，使得客户程序更具一般性和重用性。这被称为多态迭代。

三、 举例

由于迭代器模式本身的规定比较松散，所以具体实现也就五花八门。我们在此仅举一例，根本不能将实现方式一一呈现。因此在举例前，我们先来列举下迭代器模式的实现方式。

1．迭代器角色定义了遍历的接口，但是没有规定由谁来控制迭代。在Java collection的应用中，是由客户程序来控制遍历的进程，被称为外部迭代器；还有一种实现方式便是由迭代器自身来控制迭代，被称为内部迭代器。外部迭代器要比内部迭代器灵活、强大，而且内部迭代器在java语言环境中，可用性很弱。

2．在迭代器模式中没有规定谁来实现遍历算法。似乎理所当然的要在迭代器角色中实现。因为既便于一个容器上使用不同的遍历算法，也便于将一种遍历算法应用于不同的容器。但是这样就破坏掉了容器的封装——容器角色就要公开自己的私有属性，在java中便意味着向其他类公开了自己的私有属性。

那我们把它放到容器角色里来实现好了。这样迭代器角色就被架空为仅仅存放一个遍历当前位置的功能。但是遍历算法便和特定的容器紧紧绑在一起了。

而在Java Collection的应用中，提供的具体迭代器角色是定义在容器角色中的内部类。这样便保护了容器的封装。但是同时容器也提供了遍历算法接口，你可以扩展自己的迭代器。

好了，我们来看下Java Collection中的迭代器是怎么实现的吧。

//迭代器角色，仅仅定义了遍历接口

public interface Iterator {

　boolean hasNext();

　Object next();

　void remove();

}

//容器角色，这里以List为例。它也仅仅是一个接口，就不罗列出来了

//具体容器角色，便是实现了List接口的ArrayList等类。为了突出重点这里指罗列和迭代器相关的内容

//具体迭代器角色，它是以内部类的形式出来的。AbstractList是为了将各个具体容器角色的公共部分提取出来而存在的。

public abstract class AbstractList extends AbstractCollection implements List {

……

//这个便是负责创建具体迭代器角色的工厂方法

public Iterator iterator() {

　return new Itr();

}

//作为内部类的具体迭代器角色

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。正如引言中所列那样，客户程序要先得到具体容器角色，然后再通过具体容器角色得到具体迭代器角色。这样便可以使用具体迭代器角色来遍历容器了……

四、 实现自己的迭代器

在实现自己的迭代器的时候，一般要操作的容器有支持的接口才可以。而且我们还要注重以下问题：

在迭代器遍历的过程中，通过该迭代器进行容器元素的增减操作是否安全呢？

在容器中存在复合对象的情况，迭代器怎样才能支持深层遍历和多种遍历呢？

以上两个问题对于不同结构的容器角色，各不相同，值得考虑。

五、 适用情况



由上面的讲述，我们可以看出迭代器模式给容器的应用带来以下好处：

1) 支持以不同的方式遍历一个容器角色。根据实现方式的不同，效果上会有差别。

2) 简化了容器的接口。但是在java Collection中为了提高可扩展性，容器还是提供了遍历的接口。

3) 对同一个容器对象，可以同时进行多个遍历。因为遍历状态是保存在每一个迭代器对象中的。

由此也能得出迭代器模式的适用范围：

1) 访问一个容器对象的内容而无需暴露它的内部表示。

2) 支持对容器对象的多种遍历。

3) 为遍历不同的容器结构提供一个统一的接口（多态迭代）。

六、 总结

迭代器模式在我们的应用中很广泛，希望本文能帮助你理解它。如有不对之处，还请不吝指正。