招商网网站建设方案,网站关键词密度太高怎么处理,手机网站下拉菜单代码,做汽车的网站今天#xff0c;我们学习另外一种行为型设计模式#xff0c;迭代器模式。它用来遍历集合对象。不过#xff0c;很多编程语言都将迭代器作为一个基础的类库#xff0c;直接提供出来了。在平时开发中#xff0c;特别是业务开发#xff0c;我们直接使用即可#xff0c;很少…今天我们学习另外一种行为型设计模式迭代器模式。它用来遍历集合对象。不过很多编程语言都将迭代器作为一个基础的类库直接提供出来了。在平时开发中特别是业务开发我们直接使用即可很少会自己去实现一个迭代器。不过知其然知其所以然弄懂原理能帮助我们更好的使用这些工具类所以我觉得还是有必要学习一下这个模式。
迭代器模式的原理和实现
迭代器模式Iterator Design Pattern也叫作游标模式Cursor Design Pattern。
在开篇中我们讲到它用来遍历集合对象。这里说的“集合对象”也可以叫“容器”“聚合对象”实际上就是包含一组对象的对象比如数组、链表、树、图、跳表。迭代器模式将集合对象的遍历操作从集合类中拆分出来放到迭代器类中让两者的职责更加单一。
迭代器是用来遍历容器的所以一个完整的迭代器模式一般会涉及容器和容器迭代器两部分内容。为了达到基于接口而非实现编程的目的容器又包含容器接口、容器实现类迭代器又包含迭代器接口、迭代器实现类。 我们知道线性数据结构包括数组和链表在大部分编程语言中都有对应的类来封装这两种数据结构在开发中直接拿来用就可以了。假设在这种新的编程语言中这两个数据结构分别对应ArrayList和LinkedList两个类。除此之外我们从两个类中抽象出公共的接口定义为List接口以方便开发者基于接口而非实现编程编写的代码能在两种数据存储结构之间灵活切换。 现在我们针对ArrayList和LinkedList两个线性容器设计实现对应的迭代器。按照之前给出的迭代器模式的类图我们定义一个迭代器接口Iterator以及针对两种容器的具体的迭代器实现类ArrayIterator和ListIterator。
// 接口定义方式一
public interface IteratorE {boolean hasNext();void next();E currentItem();
}// 接口定义方式二
public interface IteratorE {boolean hasNext();E next();
}
在第一种定义中next()函数用来将游标后移一位元素currentItem()函数用来返回当前游标指向的元素。在第二种定义中返回当前元素与后移一位这两个操作要放到同一个函数next()中完成。
第一种定义方式更加灵活一些比如我们可以多次调用currentItem()查询当前元素而不移动游标。所以在接下来的实现中我们选择第一种接口定义方式。
public class ArrayIteratorE implements IteratorE {private int cursor;private ArrayListE arrayList;public ArrayIterator(ArrayListE arrayList) {this.cursor 0;this.arrayList arrayList;}Overridepublic boolean hasNext() {return cursor ! arrayList.size(); //注意这里cursor在指向最后一个元素的时候hasNext()仍旧返回true。}Overridepublic void next() {cursor;}Overridepublic E currentItem() {if (cursor arrayList.size()) {throw new NoSuchElementException();}return arrayList.get(cursor);}
}public class Demo {public static void main(String[] args) {ArrayListString names new ArrayList();names.add(xzg);names.add(wang);names.add(zheng);IteratorString iterator new ArrayIterator(names);while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.currentItem());iterator.next();}}
}
在上面的代码实现中我们需要将待遍历的容器对象通过构造函数传递给迭代器类。实际上为了封装迭代器的创建细节我们可以在容器中定义一个iterator()方法来创建对应的迭代器。为了能实现基于接口而非实现编程我们还需要将这个方法定义在List接口中。具体的代码实现和使用示例如下所示
public interface ListE {Iterator iterator();//...省略其他接口函数...
}public class ArrayListE implements ListE {//...public Iterator iterator() {return new ArrayIterator(this);}//...省略其他代码
}public class Demo {public static void main(String[] args) {ListString names new ArrayList();names.add(xzg);names.add(wang);names.add(zheng);IteratorString iterator names.iterator();while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.currentItem());iterator.next();}}
}
结合刚刚的例子我们来总结一下迭代器的设计思路。总结下来就三句话迭代器中需要定义hasNext()、currentItem()、next()三个最基本的方法。待遍历的容器对象通过依赖注入传递到迭代器类中。容器通过iterator()方法来创建迭代器。
迭代器模式的优势
一般来讲遍历集合数据有三种方法for循环、foreach循环、iterator迭代器。对于这三种方式我拿Java语言来举例说明一下。具体的代码如下所示
ListString names new ArrayList();
names.add(xzg);
names.add(wang);
names.add(zheng);// 第一种遍历方式for循环
for (int i 0; i names.size(); i) {System.out.print(names.get(i) ,);
}// 第二种遍历方式foreach循环
for (String name : names) {System.out.print(name ,)
}// 第三种遍历方式迭代器遍历
IteratorString iterator names.iterator();
while (iterator.hasNext()) {System.out.print(iterator.next() ,);//Java中的迭代器接口是第二种定义方式next()既移动游标又返回数据
}
从上面的代码来看for循环遍历方式比起迭代器遍历方式代码看起来更加简洁。那我们为什么还要用迭代器来遍历容器呢为什么还要给容器设计对应的迭代器呢原因有以下三个。
首先对于类似数组和链表这样的数据结构遍历方式比较简单直接使用for循环来遍历就足够了。但是对于复杂的数据结构比如树、图来说有各种复杂的遍历方式。比如树有前中后序、按层遍历图有深度优先、广度优先遍历等等。如果由客户端代码来实现这些遍历算法势必增加开发成本而且容易写错。如果将这部分遍历的逻辑写到容器类中也会导致容器类代码的复杂性。
前面也多次提到应对复杂性的方法就是拆分。我们可以将遍历操作拆分到迭代器类中。比如针对图的遍历我们就可以定义DFSIterator、BFSIterator两个迭代器类让它们分别来实现深度优先遍历和广度优先遍历。
其次将游标指向的当前位置等信息存储在迭代器类中每个迭代器独享游标信息。这样我们就可以创建多个不同的迭代器同时对同一个容器进行遍历而互不影响。
最后容器和迭代器都提供了抽象的接口方便我们在开发的时候基于接口而非具体的实现编程。当需要切换新的遍历算法的时候比如从前往后遍历链表切换成从后往前遍历链表客户端代码只需要将迭代器类从LinkedIterator切换为ReversedLinkedIterator即可其他代码都不需要修改。除此之外添加新的遍历算法我们只需要扩展新的迭代器类也更符合开闭原则。 遍历集合的同时为什么不能增删集合元素
在通过迭代器来遍历集合元素的同时增加或者删除集合中的元素有可能会导致某个元素被重复遍历或遍历不到。不过并不是所有情况下都会遍历出错有的时候也可以正常遍历所以这种行为称为结果不可预期行为或者未决行为也就是说运行结果到底是对还是错要视情况而定。
如何应对遍历时改变集合导致的未决行为
有两种比较干脆利索的解决方案一种是遍历的时候不允许增删元素另一种是增删元素之后让遍历报错。
第一种实现比较困难我们并不知道遍历什么时候结束。Java语言就是采用的这种解决方案增删元素之后让遍历报错。 怎么确定在遍历时候集合有没有增删元素呢我们在ArrayList中定义一个成员变量modCount记录集合被修改的次数集合每调用一次增加或删除元素的函数就会给modCount加1。当通过调用集合上的iterator()函数来创建迭代器的时候我们把modCount值传递给迭代器的expectedModCount成员变量之后每次调用迭代器上的hasNext()、next()、currentItem()函数我们都会检查集合上的modCount是否等于expectedModCount也就是看在创建完迭代器之后modCount是否改变过。
