設計模式系列之迭代器模式
Iterator大家應該都很熟悉了，作為Java程序員的我們來說，遍歷集合這也是我們剛開始學習Java知識。
遍歷集合的方式也有很多，比如for循環、while循環、foreach循環、Iterator等。這里的Iterator就是我們設計模式里面的迭代器模式。
這次要跟大家分享的設計模式就是這迭代器模式，雖然很多語言都直接把Iterator封裝到基礎工具類中，但是它的特性你都了解嗎?
本期大綱
定義
迭代器大家都很熟悉，那么什么叫迭代器?它的目的又是什么呢?
- 定義：我們可以用相同的方式處理集合，無論它是列表還是數組，它都提供了一種迭代其元素而不用暴露其內部結構的機制，更重要的是，不同的類型的集合都可以使用相同的統一機制，這種機制則被稱為 迭代器模式。
- 目的：提供一種順序遍歷聚合對象元素，而不暴露其內部實現的方法。
以上定義來之設計模式之美
解析圖：
- Aggregate(抽象容器)：負責提供創建具體迭代器角色的接口，對應于java.util.Collection接口。
- Iterator(抽象迭代器)：迭代器的抽象類，它定義遍歷容器對象的操作以及返回對象的操作
- ConcreteAggregate(具體容器)：主要是可以實現內部不同的結構。但會暴露處理遍歷容器的具體迭代器。
- ConcreteIterator(具體迭代器)：處理特定的具體容器類的具體迭代器，實際上對于每個容器具體容器，都必須實現一個具體的迭代器。
整個圖看起來其實就兩個東西，一個容器，一個迭代器。
代碼實現
這次就不舉列了。直接手寫一個迭代器，我們再測試一下。
主要還是理解迭代器到底是干嘛用的：
- 能在不暴露集合底層表現形式 (列表、 棧和樹等) 的情況下遍歷集合中所有的元素
話不多說，還是直接上手擼代碼
- public interface Aggregate {
- // 添加元素
- void add(Object object);
- // 移除元素
- void remove(Object object);
- // 迭代器
- Iterator iterator();
- }
按照上面的類圖，先是創建抽象容器，定義幾個基本添加刪除元素方法，以及迭代器
- public interface Iterator<E> {
- // 判斷容器是否有值
- boolean hasNext();
- // 把游標執向下一個指針
- void next();
- // 當前遍歷的數據
- E currentItem();
- }
其次 再試創建抽象迭代器，遍歷容器中的數據
- public class ConcreteAggregate implements Aggregate {
- private ArrayList arrayList = new ArrayList();
- @Override
- public void add(Object object) {
- this.arrayList.add(object);
- }
- @Override
- public void remove(Object object) {
- this.arrayList.remove(object);
- }
- @Override
- public Iterator iterator() {
- return new ConcreteIterator(this.arrayList);
- }
- }
開始定義我們具體的容器了，內部定一個ArrayList容器，用來存放數據，當然這里大家也可以改成其他的容器 比如說用Vector 或者其他的 棧、 樹、 圖 等
- public class ConcreteIterator<E> implements Iterator<E> {
- private int cursor; // 游標
- private ArrayList arrayList;
- public ConcreteIterator(ArrayList arrayList) {
- this.cursor = 0;
- this.arrayList = arrayList;
- }
- @Override
- public boolean hasNext() {
- if (this.cursor == this.arrayList.size()) {
- return false;
- }
- return true;
- }
- @Override
- public void next() {
- cursor++;
- System.out.println(cursor + " cursor");
- }
- @Override
- public E currentItem() {
- if (cursor >= arrayList.size()) {
- throw new NoSuchElementException();
- }
- E e = (E) arrayList.get(cursor);
- this.next();
- return e;
- }
- // 測試demo
- public static void main(String[] args) {
- Aggregate aggregate = new ConcreteAggregate();
- aggregate.add("java");
- aggregate.add("c++");
- aggregate.add("php");
- aggregate.add("敖丙");
- Iterator iterator = aggregate.iterator();
- while (iterator.hasNext()) {
- System.out.println(iterator.currentItem());
- }
- // 結果：1 java
- // 2 c++
- // 3 php
- // 4 敖丙
- }
- }
最后就是實現具體的迭代器了， 在currentItem里面根據遍歷的游標，獲取數組里面的值
同時在main方法里面就是測試demo了，以上就是簡單的手擼迭代器了。
這里面我們其實還可以有其它的各種特別的玩法，比如說怎么實現暫停遍歷等，只有了解內部實現，我們才能改造出符合當前所需要的業務代碼。
Java中的迭代器
在Java的中也有迭代器，java.util.Iterator類以及java.util.Collection，就是典型的迭代器喝容器的列子，接下來看看具體的源碼
當next沒有值的時候則會拋出NoSuchElementException異常信息，上面的手擼異常也是根據這個來的
在Java中 常見的 List、Set、Queue都是extend Collection(容器)，而Collection又定義迭代器Iterator，這就是能直接使用的原因了。
Java集合分析
上面我們看完了Java中的迭代器，不知道，大家注意了沒有，我們在使用迭代器的時候是不能再對集合進行增減操作的，否則就會拋出ConcurrentModificationException異常
那么問題來了，為什么會有這個異常信息呢?
看過ArrayList源碼的同學都知道底層是數據結構中的數組結構的，所以我們看下接下來圖結構
假設現在開始在遍歷當前這個數組，當從第一步執行到第二步，都是正常運行的，假設現在執行完第二步，開始走第三步時
刪除 java這個元素，數組為了保持存儲數據的連續性，當刪除java數據時，是會發生數組元素的遷移的。所以正常步驟3應該是遍歷到aobing元素的變成當前數組元素已經是ao bing了。
導致了數組會發生ao bing沒有遍歷到，因為數據遷移而丟失了。
同樣的假設在后面添加元素按照向后遷移，還能遍歷到，那如過插入的數據是在已經遍歷的之前呢?
這樣整個遍歷就變成不可預估了。
- public static void main(String[] args) {
- List<String> aggregate = new ArrayList();
- aggregate.add("java");
- aggregate.add("c++");
- aggregate.add("php");
- aggregate.add("敖丙");
- Iterator<String> iterator = aggregate.iterator();
- while (iterator.hasNext()) {
- iterator.remove(); // 添加這行代碼 java.lang.IllegalStateException
- System.out.println(iterator.next());
- iterator.remove(); // 正常
- }
- }
再來看這個測試demo，同樣都是調用remove方法，不同的地方結果不一樣，這也就是剛好印證上面的圖體現的問題，所以要解決這個問題，要么就是遍歷的時候不允許增刪元素，要么是增刪元素之后讓遍歷報錯。
通過上面的列子已經了解了迭代器的原理以及實現，大家可以根據自己所需要的場景改造迭代器，很多公司的一些自己的框架或者工具類等等都是通過現有框架源碼進行改造而來。
迭代器的優點：
- 迭代器模式封裝集合內部的復雜數據結構,不用關心需要遍歷的對象。
- 符合單一職責原則以及開閉原則
- 可以對遍歷進行把控暫停或者繼續
總結
迭代器設計模式在我們業務場景中自己寫的代碼中 我個人是覺得比較少見的，至少到目前我還沒有怎么發現有好的業務場景可以用這個模式，所以這里我就不給大家舉例業務代碼改造了。(畢竟不能因為設計模式而強行設計)
跟大家分享迭代器主要是想讓大家了解Java集合遍歷怎么實現的，方便我們提升自己以后的看源碼的能力，以及提升自己的設計能力。
后面就再跟大家再聊聊動態代理設計模式，就不會再詳細講了其他的模式了，因為本身不怎么常見，作為了解還是會和大家做一個總結分享。
今天的迭代器模式到此結束，我是敖丙，你知道的越多，你不知道的越多，我們下期見!!!
