从JDK看设计模式之行为模式：迭代器(深入)

迭代器模式

目录：

1. 需求
2. 使用
3. JDK源码
4. 深入：为何要单独抽离出一个Iterator接口？

正文：

      容器，在不同语言中都扮演着重要的角色，如Java中的List、Set和Map。迭代器模式是为容器而生的设计模式，是容器遍历的精灵。

• 第一部分：需求

     1）使用者：针对多种容器，希望所有遍历方法一样，如容器更换代码无需变动

     2）被使用者：不希望暴露内部实现细节，不同类型容器如何实现不需了解

 

• 第二部分：使用

      迭代器的使用很简单，下面举例

     例子1：ArrayList

       

public static void main(String[] args) {

		Collection<String> collection = new ArrayList<String>();
		collection.add("开源中国");
		collection.add("csdn");
		collection.add("Iteye");
		collection.add("黑马");
		collection.add("虎嗅网");
		collection.add("环球军事");
		// 取得容器的迭代器
		Iterator<String> iterator = collection.iterator();
		// 遍历
		String content = "";
		while (iterator.hasNext()) {
			content = iterator.next();
			if(content == "Iteye"){
				System.out.println("Bingo  Iteye");
				break;
			}
		}
		
	}

       迭代器的使用方式很简单，显示从容器中取得迭代器，之后根据迭代器的两个方法hasNext和next方法遍历。

 

      例子2：更换ArrayList为HashSet

      

public static void main(String[] args) {

		Collection<String> collection = new HashSet<String>();
		collection.add("开源中国");
		collection.add("csdn");
		collection.add("Iteye");
		collection.add("黑马");
		collection.add("虎嗅网");
		collection.add("环球军事");
		// 取得容器的迭代器
		Iterator<String> iterator = collection.iterator();
		// 遍历
		String content = "";
		while (iterator.hasNext()) {
			content = iterator.next();
			if(content == "Iteye"){
				System.out.println("Bingo  Iteye");
				break;
			}
		}
		
	}

       例子2更换的代码很少，只需要把ArrayList更换为HashSet即可。

 

   例子3：更换HashSet为优先队列PriorityQueue

 

public static void main(String[] args) {

		Collection<String> collection = new PriorityQueue<String>();
		collection.add("开源中国");
		collection.add("csdn");
		collection.add("Iteye");
		collection.add("黑马");
		collection.add("虎嗅网");
		collection.add("环球军事");
		// 取得容器的迭代器
		Iterator<String> iterator = collection.iterator();
		// 遍历
		String content = "";
		while (iterator.hasNext()) {
			content = iterator.next();
			if(content == "Iteye"){
				System.out.println("Bingo  Iteye");
				break;
			}
		}
		
	}

     依旧是简单的更换HashSet为PriorityQueue即可。

 

• 第三部分：JDK源码

        使用上述代码，完全符合需求中的描述

           1：对使用者来讲，容器遍历方法一样，改变容器类型后其他代码不需改变。

           2：对被使用者容器来讲，不会暴露遍历方法实现的细节。

      其实实现很简单，针对不同类型的容器，ArrayList、LinkedList、Vector或者HashSet，他们各自遍历的方法肯定不一样需要在实现类中分别做实现，然后以同一种方式进行遍历。以List为例，无论是ArrayList或者LinkedList（前者是通过数组实现，后者是通过链表实现）均继承自在AbstractList，父类AbstractList中实现了iterator方法。

public Iterator<E> iterator() {
	return new Itr();
    }

 Itr类是一个内部类

    private class Itr implements Iterator<E> {
	
	int cursor = 0;

	int lastRet = -1;

	int expectedModCount = modCount;

	public boolean hasNext() {
            return cursor != size();
	}

	public E next() {
            checkForComodification();
	    try {
		E next = get(cursor);
		lastRet = cursor++;
		return next;
	    } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
		checkForComodification();
		throw new NoSuchElementException();
	    }
	}
//其他省略
}

            代码很简单，在hasNext方法中，通过记录当前遍历cursor和容器大小比较，判断是否有下一个;在next方法中，通过get方法取得下一个元素。当然，get方法是根据不同的容器有不同实现，ArrayList是通过数组下标定位，LinkedList是只能从开始通过指向下一个的引用遍历。

• 第四部分：深入

       其实，总会有这样的疑问，既然不同的容器都要自己实现自己的遍历方法，那为什么不单独把hasNext方法和next方法直接放到容器里，当成是容器的成员方法？干嘛还要抽象出一个Iterator接口呢？

      有人这样说：在一个复杂系统里，接口的定义其实越细越好，有助于扩展、不同部门人合作等。很有道理，只是觉得并不足以说明放在容器里而不抽象出一个接口的必须性。

   个人觉得原因在于：其实对于容器来讲，它还需要支持一个基本功能即多次遍历。如下

public static void main(String[] args) {

		Collection<String> collection = new ArrayList<String>();
		collection.add("开源中国");
		collection.add("csdn");
		collection.add("Iteye");
		collection.add("黑马");
		collection.add("虎嗅网");
		collection.add("环球军事");
		// 取得容器的迭代器
		Iterator<String> iterator = collection.iterator();
		// 遍历
		String content = "";
		while (iterator.hasNext()) {
			content = iterator.next();
			if(content == "Iteye"){
				System.out.println("Bingo  Iteye");
				break;
			}
		}
		//再次遍历
		Iterator<String> iterator2 = collection.iterator();
		while (iterator.hasNext()) {
			content = iterator2.next();
			if(content == "csdn"){
				System.out.println("Bingo  csdn");
				break;
			}
		}
	}

        假设把hasNext方法和next方法当作容器的成员方法,类似在JDK中的实现，在容器里需要维护有一个变量（index）记录当前访问到第几个元素，以便和容器大小相比较，判断是否有下一个元素（hasNext方法），然后同样需要通过这个index访问元素（next方法）。

•    如果这个index是成员变量，那么该变量属于类的，不会在每次方法执行后自动消亡，第一次查找“iteye”的时候，在第3个元素中找到了它，index = 2 （下标从0 开始），我还需要查找容器是否包含字符串“csdn”，此时再次执行hasNext方法的时候，index此时是从2开始的，而我们需要的是从头开始遍历，显然不合要求
•    如果这个index放在方法体hasNext内部，每次在执行hasNext的时候确实能做到从0开始，但这样next方法又无法通过index得到该元素，因为index的作用域是hasNext方法。
• 放在一个类里就是一个很好的解决方案，每次遍历都new一个新的对象，该对象满足index从0开始，同时next方法和hasNext方法共享该变量。

       在Java中每次执行Iterator方法的时候，总是new 一个新的Iterator的实现类，如HashMap中的KeyIterator。这样确保index每次都是从0开始，而且结束方法Iterator执行完毕后，hasNext方法和next方法仍能够共享变量index，因为此时这两个方法是在同一个类中。java是用内部类的方法来定义的，实际上用外围类也可以，只是内部类可以更好的隐藏细节。