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迭代器模式#xff08;Iterator Pattern#xff09;是一种行为型设计模式#xff0c;用于顺序访问集合对象的元素#xff0c;而无需知道集合对象的底层表示。迭代器模式将遍历集合的责任从集合对象转移到迭代器对象上#xff0c;这简化了集合接口和实现#xff0c;…定义
迭代器模式Iterator Pattern是一种行为型设计模式用于顺序访问集合对象的元素而无需知道集合对象的底层表示。迭代器模式将遍历集合的责任从集合对象转移到迭代器对象上这简化了集合接口和实现同时也使得遍历不同的集合类型统一和标准化。
迭代器模式主要涉及以下角色
迭代器Iterator接口定义访问和遍历元素的接口。具体迭代器Concrete Iterator实现迭代器接口并负责遍历集合的具体对象。集合Aggregate接口定义创建迭代器对象的接口。具体集合Concrete Aggregate实现创建迭代器对象的接口返回一个适合该集合的具体迭代器实例。客户端Client使用迭代器接口访问集合元素。
解决的问题
统一的遍历方式提供一种统一的方法来遍历各种类型的集合对象而不暴露其内部结构。解耦集合对象和遍历逻辑将集合的遍历逻辑从集合对象中分离出来使得集合对象和遍历逻辑之间的职责更加清晰。支持多种遍历可以定义多种遍历方式每种方式对应一个迭代器实现。
使用场景
不同的方式遍历集合当集合对象需要提供多种遍历方式时迭代器模式提供了一种灵活的解决方案。访问集合的内容而无需暴露其内部结构当需要提供一种标准的方式来遍历集合而又不希望暴露集合的内部表示时。允许在不同的集合类型上进行遍历迭代器模式可以在不同类型的集合对象上实现统一的遍历接口。
示例代码
// 迭代器接口
public interface Iterator {boolean hasNext();Object next();
}// 集合接口
public interface Container {Iterator getIterator();
}// 具体集合实现
class NameRepository implements Container {public String names[] {Robert, John, Julie, Lora};Overridepublic Iterator getIterator() {return new NameIterator();}// 内部类实现具体迭代器private class NameIterator implements Iterator {int index;Overridepublic boolean hasNext() {return index names.length;}Overridepublic Object next() {if (this.hasNext()) {return names[index];}return null;}}
}// 客户端使用迭代器
public class IteratorPatternDemo {public static void main(String[] args) {NameRepository namesRepository new NameRepository();for (Iterator iter namesRepository.getIterator(); iter.hasNext();) {String name (String)iter.next();System.out.println(Name : name);}}
}主要符合的设计原则
单一职责原则Single Responsibility Principle 迭代器模式将数据的遍历和业务逻辑分离。容器只负责管理元素而迭代器负责遍历这些元素。这种分离确保了每个类都只有一个改变的原因迭代器负责遍历逻辑而容器类负责管理集合。 开闭原则Open-Closed Principle 该模式允许在不修改现有集合对象的情况下引入新的迭代器类型。例如你可以引入一个新的迭代器来遍历容器中的元素而无需修改容器类的代码。因此容器类对扩展是开放的但对修改是封闭的。 迪米特法则Law of Demeter或最少知识原则 迭代器模式允许客户端代码仅与迭代器对象交互而不需要直接处理集合内部的细节。这符合迪米特法则即一个对象应该尽量少地了解其他对象。 里氏替换原则Liskov Substitution Principle 如果迭代器有一个基类或接口那么其不同的实现例如前向迭代器、后向迭代器或随机访问迭代器可以互换使用而不影响客户端代码的运行。这符合里氏替换原则因为子类迭代器可以替换基类迭代器。
在JDK中的应用
Java Collections Framework 几乎所有的集合类如 ArrayList, HashSet, LinkedList 等都通过 Iterator 接口提供了迭代器。这些集合类的 iterator() 方法返回一个实现了 Iterator 接口的对象用于遍历集合中的元素。 java.util.Iterator 这是迭代器模式的核心接口。它定义了 next(), hasNext(), 和 remove() 等方法用于遍历集合并在必要时删除元素。 java.util.ListIterator ListIterator 是 Iterator 接口的扩展专门用于列表的双向遍历。除了标准的迭代器操作外它还支持向前遍历、修改元素和获取元素的索引。 java.util.Enumeration 虽然现在已经不常用Enumeration 是早期Java版本中的一种迭代器用于遍历例如 Vector 和 Hashtable 这样的数据结构。 java.util.Scanner Scanner 类在某种程度上也实现了迭代器模式。它可以对输入进行解析并以迭代的方式返回输入的各个部分如通过 next() 方法。 java.nio.file.DirectoryStream 在NIO文件系统中DirectoryStream 接口用于遍历目录中的文件。它提供了一个迭代器来访问目录中的每个文件。
在Spring中的应用
Spring的资源处理 Spring提供了对资源的抽象比如 Resource 接口和 ResourceLoader。在处理资源集合时比如从一个目录加载所有配置文件Spring可能内部使用迭代器模式来遍历这些资源。 Bean的后处理器 在Spring的应用上下文中可能会有多个 BeanPostProcessor 实例。在初始化bean的过程中Spring容器会遍历这些后处理器并对bean应用它们。这种遍历的逻辑类似于迭代器模式。 数据访问模块 在Spring的数据访问模块如JDBC或JPA集成中处理查询结果集时可能会隐式使用迭代器模式。例如JdbcTemplate 可能使用迭代器来遍历 ResultSet。 Spring Batch 在Spring Batch框架中对于批量数据处理迭代器模式可能被用于逐条处理大量记录。
虽然这些例子并非迭代器模式的直接实现但它们在设计上采用了迭代器模式的核心思想——通过迭代器来抽象和简化对集合或序列的访问。这种设计使得Spring的各个组件能够以统一和灵活的方式处理集合和序列数据同时保持了代码的清晰性和可维护性。
