设计模式之迭代器模式(Iterator)

迭代器模式迭代器模式数组演示链表演示相互替换容器遍历自己的遍历方式泛型版迭代JDK的迭代器迭代器模式迭代器模式（Iterator Pattern）是 Java 和 .Net 编程环境中非常常用的设计模式。这种模式用于顺序访问集合对象的元素，不需要知道集合对象的底层表示, 主要用于容器和容器遍历数据结构中的物理结构只有两种:第一种: 连续存储, 数组第二种: 不连续存储, 链表每个储存位置不但储存

意田天

12674人浏览 · 2021-06-14 17:33:08

意田天 · 2021-06-14 17:33:08 发布

迭代器模式

迭代器模式

迭代器模式

迭代器模式（Iterator Pattern）是 Java 和 .Net 编程环境中非常常用的设计模式。这种模式用于顺序访问集合对象的元素，不需要知道集合对象的底层表示, 主要用于容器和容器遍历

数据结构中的物理结构只有两种:

第一种: 连续存储, 数组

第二种: 不连续存储, 链表每个储存位置不但储存当前值, 还储存一个内存地址, 指向下个值的地址

数组演示

package com.cyc.design.iterator.v1;

/**
 * 构建一个容器，可以添加对象
 */

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList_ list = new ArrayList_();
        for(int i=0; i<15; i++) {
            list.add(new String("s" + i));
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}


/**
 * 相比数组，这个容器不用考虑边界问题，可以动态扩展
 */
class ArrayList_ {
    Object[] objects = new Object[10];
    //objects中下一个空的位置在哪儿,或者说，目前容器中有多少个元素
    private int index = 0;
    public void add(Object o) {
        if(index == objects.length) {
            //每次扩容两倍
            Object[] newObjects = new Object[objects.length*2];
            System.arraycopy(objects, 0, newObjects, 0, objects.length);
            objects = newObjects;
        }

        objects[index] = o;
        index ++;
    }

    public int size() {
        return index;
    }
}

链表演示

package com.cyc.design.iterator.v2;

/**
 * v1:构建一个容器，可以添加对象
 * v2:用链表来实现一个容器
 */

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList_ list = new LinkedList_();
        for(int i=0; i<15; i++) {
            list.add(new String("s" + i));
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}


/**
 * 相比数组，这个容器不用考虑边界问题，可以动态扩展
 */
class LinkedList_ {
    Node head = null;
    Node tail = null;
    //目前容器中有多少个元素
    private int size = 0;

    public void add(Object o) {
        Node n = new Node(o);
        n.next = null;

        if(head == null) {
            head = n;
            tail = n;
        }

        tail.next = n;
        tail = n;
        size++;
    }

    private class Node {
        //储存的值
        private Object o;
        //下一个节点的地址
        Node next;

        public Node(Object o) {
            this.o = o;
        }
    }

    public int size() {
        return size;
    }
}

相互替换

参照java的ArrayList和LinkedList让两者都实现自定义的Collection_接口

Collection_

package com.cyc.design.iterator.v3;

public interface Collection_ {
    void add(Object o);
    int size();
}

ArrayList_

package com.cyc.design.iterator.v3;


/**
 * 相比数组，这个容器不用考虑边界问题，可以动态扩展
 */
class ArrayList_ implements Collection_ {
    Object[] objects = new Object[10];
    //objects中下一个空的位置在哪儿,或者说，目前容器中有多少个元素
    private int index = 0;
    public void add(Object o) {
        if(index == objects.length) {
            Object[] newObjects = new Object[objects.length*2];
            System.arraycopy(objects, 0, newObjects, 0, objects.length);
            objects = newObjects;
        }

        objects[index] = o;
        index ++;
    }

    public int size() {
        return index;
    }
}

package com.cyc.design.iterator.v3;

/**
 * 相比数组，这个容器不用考虑边界问题，可以动态扩展
 */
class LinkedList_ implements Collection_ {
    Node head = null;
    Node tail = null;
    //目前容器中有多少个元素
    private int size = 0;

    public void add(Object o) {
        Node n = new Node(o);
        n.next = null;

        if(head == null) {
            head = n;
            tail = n;
        }

        tail.next = n;
        tail = n;
        size++;
    }

    private class Node {
        private Object o;
        Node next;

        public Node(Object o) {
            this.o = o;
        }
    }

    public int size() {
        return size;
    }
}

Main方法

package com.cyc.design.iterator.v3;

/**
 * v1:构建一个容器，可以添加对象
 * v2:用链表来实现一个容器
 * v3:添加容器的共同接口，实现容器的替换
 */

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Collection_ list = new ArrayList_();
        for(int i=0; i<15; i++) {
            list.add(new String("s" + i));
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

容器遍历

package com.cyc.design.iterator.v4;

/**
 * v1:构建一个容器，可以添加对象
 * v2:用链表来实现一个容器
 * v3:添加容器的共同接口，实现容器的替换
 * v4:如何对容器遍历呢？
 */

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Collection_ list = new ArrayList_();
        for(int i=0; i<15; i++) {
            list.add(new String("s" + i));
        }
        System.out.println(list.size());


        ArrayList_ al = (ArrayList_)list;
        for(int i=0; i<al.size(); i++) {
            //如果用这种遍历方式，就不能实现通用了
        }
    }
}

但是这种遍历方式不够灵活, 不是通用的,

解决方案: 让每种容器去实现自己的遍历方式

自己的遍历方式

Collection_

package com.cyc.design.iterator.v5;

public interface Collection_ {
    void add(Object o);

    int size();

    Iterator_ iterator();
}

Iterator_

package com.cyc.design.iterator.v5;

public interface Iterator_ {
    //判断是否有下一个值
    boolean hasNext();

    //下一个值
    Object next();
}

LinkedList_

package com.cyc.design.iterator.v5;

/**
 * 相比数组，这个容器不用考虑边界问题，可以动态扩展
 */
class LinkedList_ implements Collection_ {
    Node head = null;
    Node tail = null;
    //目前容器中有多少个元素
    private int size = 0;

    public void add(Object o) {
        Node n = new Node(o);
        n.next = null;

        if (head == null) {
            head = n;
            tail = n;
        }

        tail.next = n;
        tail = n;
        size++;
    }

    private class Node {
        private Object o;
        Node next;

        public Node(Object o) {
            this.o = o;
        }
    }

    public int size() {
        return size;
    }

    @Override
    public Iterator_ iterator() {
        return new LinkedListIterator();
    }

    private class LinkedListIterator implements Iterator_{

        private Node currentNode = head;

        @Override
        public boolean hasNext() {
            if (currentNode.next == null) {
                return false;
            }
            return true;
        }

        @Override
        public Object next() {
            Node node;
            if (currentNode == head) {
                node = head;
            } else {
                node = currentNode.next;
            }
            currentNode = currentNode.next;
            return node.o;
        }
    }
}

ArrayList_

package com.cyc.design.iterator.v5;


/**
 * 相比数组，这个容器不用考虑边界问题，可以动态扩展
 */
class ArrayList_ implements Collection_ {
    Object[] objects = new Object[10];
    //objects中下一个空的位置在哪儿,或者说，目前容器中有多少个元素
    private int index = 0;

    public void add(Object o) {
        if (index == objects.length) {
            Object[] newObjects = new Object[objects.length * 2];
            System.arraycopy(objects, 0, newObjects, 0, objects.length);
            objects = newObjects;
        }

        objects[index] = o;
        index++;
    }

    public int size() {
        return index;
    }

    @Override
    public Iterator_ iterator() {
        return new ArrayListIterator();
    }

    private class ArrayListIterator implements Iterator_ {

        private int currentIndex = 0;

        @Override
        public boolean hasNext() {
            if (currentIndex >= index) return false;
            return true;
        }

        @Override
        public Object next() {
            Object o = objects[currentIndex];
            currentIndex++;
            return o;
        }
    }


}

main方法

package com.cyc.design.iterator.v5;

/**
 * v1:构建一个容器，可以添加对象
 * v2:用链表来实现一个容器
 * v3:添加容器的共同接口，实现容器的替换
 * v4:如何对容器遍历呢？
 * v4:用一种统一的遍历方式，要求每一个容器都要提供Iterator的实现类
 * 作业：实现LinkedList的Iterator
 */

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Collection_ list = new ArrayList_();
        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            list.add(new String("s" + i));
        }
        System.out.println(list.size());

        //这个接口的调用方式：
        Iterator_ it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Object o = it.next();
            System.out.println(o);
        }
    }
}

泛型版迭代

Collection_

package com.cyc.design.iterator.v7;

public interface Collection_<E> {
    void add(E o);
    int size();

    Iterator_ iterator();
}

Iterator_

package com.cyc.design.iterator.v7;

public interface Iterator_<E> { //Element //Type //K //Value V Tank
    boolean hasNext();

    E next(); //Tank next() Iterator_<Tank> it = ... Tank t = it.next();
}

ArrayList_

package com.cyc.design.iterator.v7;


/**
 * 相比数组，这个容器不用考虑边界问题，可以动态扩展
 */
class ArrayList_<E> implements Collection_<E> {
    E[] objects = (E[])new Object[10];
    //objects中下一个空的位置在哪儿,或者说，目前容器中有多少个元素
    private int index = 0;
    public void add(E o) {
        if(index == objects.length) {
            E[] newObjects = (E[])new Object[objects.length*2];
            System.arraycopy(objects, 0, newObjects, 0, objects.length);
            objects = newObjects;
        }

        objects[index] = o;
        index ++;
    }

    public int size() {
        return index;
    }

    @Override
    public Iterator_<E> iterator() {
        return new ArrayListIterator();
    }

    private class ArrayListIterator<E> implements Iterator_<E> {

        private int currentIndex = 0;

        @Override
        public boolean hasNext() {
            if(currentIndex >= index) return false;
            return true;
        }

        @Override
        public E next() {
            E o = (E)objects[currentIndex];
            currentIndex ++;
            return o;
        }
    }


}

Main

package com.cyc.design.iterator.v7;

/**
 * v1:构建一个容器，可以添加对象
 * v2:用链表来实现一个容器
 * v3:添加容器的共同接口，实现容器的替换
 * v4:如何对容器遍历呢？
 * v4:用一种统一的遍历方式，要求每一个容器都要提供Iterator的实现类
 *    作业：实现LinkedList的Iterator
 * v6:JDK的容器实现
 * v7:实现泛型版本
 */

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Collection_<String> list = new ArrayList_<>();
        for(int i=0; i<15; i++) {
            list.add(new String("s" + i));
        }
        System.out.println(list.size());

        //这个接口的调用方式：
        Iterator_<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()) {
            String o = it.next();
            System.out.println(o);
        }
    }
}

JDK的迭代器

在这里插入图片描述

package com.cyc.design.iterator.v6;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

/**
 * v1:构建一个容器，可以添加对象
 * v2:用链表来实现一个容器
 * v3:添加容器的共同接口，实现容器的替换
 * v4:如何对容器遍历呢？
 * v4:用一种统一的遍历方式，要求每一个容器都要提供Iterator的实现类
 *    作业：实现LinkedList的Iterator
 * v6:JDK的容器的Iterator
 */

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Collection c = new ArrayList();
        for(int i=0; i<15; i++) {
            c.add(new String("s" + i));
        }

        Iterator it = c.iterator();
        while(it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

点击ArrayList进入源码

在这里插入图片描述

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