java设计模式——迭代子模式

定义

        迭代子模式可以顺序地访问一个聚集中的元素而不必暴露聚集的内部表象,就是为不同的聚集提供相同的遍历方式,使得客户端只需要关注迭代接口,而不需要关注所迭代的聚集的具体结构。

        迭代子模式又叫游标(Cursor)模式,是对象的行为模式。迭代子模式可以顺序地访问一个聚集中的元素而不必暴露聚集的内部表象。

        迭代子模式有两种实现方式,分别是白箱聚集与外禀迭代子黑箱聚集于内禀迭代子

白箱聚集与外禀迭代子

        如果一个聚集的接口提供了可以用来修改聚集元素的方法,这个接口就是所谓的宽接口

        如果聚集对象为所有对象提供同一个接口,也就是宽接口的话,当然会满足迭代子模式对迭代子对象的要求。但是,这样会破坏对聚集对象的封装。这种提供宽接口的聚集叫做白箱聚集。聚集对象向外界提供同样的宽接口,如下图所示:

        由于聚集自己实现迭代逻辑,并向外部提供适当的接口,使得迭代子可以从外部控制聚集元素的迭代过程。这样一来迭代子所控制的仅仅是一个游标而已,这种迭代子叫做游标迭代子(Cursor Iterator)。由于迭代子是在聚集结构之外的,因此这样的迭代子又叫做外禀迭代子(Extrinsic Iterator)

  现在看一看白箱聚集与外禀迭代子的实现。一个白箱聚集向外界提供访问自己内部元素的接口(称作遍历方法或者Traversing Method),从而使外禀迭代子可以通过聚集的遍历方法实现迭代功能。

  因为迭代的逻辑是由聚集对象本身提供的,所以这样的外禀迭代子角色往往仅仅保持迭代的游标位置。

  一个典型的由白箱聚集与外禀迭代子组成的系统如下图所示,在这个实现中具体迭代子角色是一个外部类,而具体聚集角色向外界提供遍历聚集元素的接口。

黑箱聚集与内稟迭代子

        如果一个聚集的接口提供了可以用来修改聚集元素的方法,这个接口就是所谓的宽接口;如果一个聚集的接口没有提供修改聚集元素的方法,这样的接口就是所谓的窄接口。

        如果聚集对象为所有对象提供同一个接口,也就是宽接口的话,当然会满足迭代子模式对迭代子对象的要求。但是,这样会破坏对聚集对象的封装。这种提供宽接口的聚集叫做白箱聚集。聚集对象向外界提供同样的宽接口。

        由于聚集自己实现迭代逻辑,并向外部提供适当的接口,使得子可以从外部控制聚集元素的迭代过程。这样一来迭代子所控制的仅仅是一个游标而已,这种迭代子叫做游标迭代子(Cursor Iterator)。

        由于迭代子时在聚集的结构之外的,因此这样的迭代子又叫外禀迭代子(Extrinsic Iterator)

        在改良的设计中,聚集对象为迭代子对象提供一个宽接口,而为其他对象提供一个窄接口。换言之,聚集对象的内部结构应当对迭代子对象适当公开,以便迭代子对象能够对聚集对像有足够的了解,从而可以进行迭代操作。但是,聚集对象应当避免向其他的对象提供这些方法,因为其他对象应当经过迭代子对象进行这些工作,而不是直接操控聚集对象。在备忘录模式中,有类似的双重接口的做法。

        在Java语言中,实现双重接口的办法就是将迭代子类设计成聚集类的内部成员类。这样迭代子对象将可以像聚集对象的内部成员一样访问聚集对象的内部结构。这种同时保证聚集对象的封装和迭代子功能的实现的方案叫做暗箱实现方案

        由于迭代子时聚集的内部类,迭代子可以自由访问聚集的元素,所以迭代子可以自行实现迭代功能并控制对聚集元素的迭代逻辑。由于迭代子是在聚集的结构之内定义的,因此这样的迭代子又叫内禀迭代子(Intrinsic Iterator)

        内禀子:聚集本身不提供访问其内部元素的方法,只有通过聚集内部的迭代子来遍历聚集,这时迭代子是个内部类,是聚集的一部分。

        外禀子:聚集本身提供访问其内部元素的方法,可以通过外部的迭代子来遍历聚集,这时迭代子是个外部类,只维持对聚集的一个引用。

实现

 一个白箱聚集向外界提供访问自己内部元素的接口(称作遍历方法或者Traversing Method),从而使外禀迭代子可以通过聚集的遍历方法实现迭代功能。

因为迭代的逻辑是由聚集对象本身提供的,所以这样的外禀迭代子角色往往仅仅保持迭代的游标位置。

迭代子模式涉及到以下几个角色

        抽象迭代子(Iterator)角色:此抽象角色定义出遍历元素所需的接口。

        这个角色规定出所有的具体聚集必须实现的接口。迭代子模式要求聚集对象必须有一个工厂方法,也就是createIterator()方法,以向外界提供迭代子对象的实例。

        具体迭代子(ConcreteIterator)角色:此角色实现了Iterator接口,并保持迭代过程中的游标位置。

        聚集(Aggregate)角色:此抽象角色给出创建迭代子(Iterator)对象的接口。

        具体聚集(ConcreteAggregate)角色:实现了创建迭代子(Iterator)对象的接口,返回一个合适的具体迭代子实例。

        客户端(Client)角色:持有对聚集及其迭代子对象的引用,调用迭代子对象的迭代接口,也有可能通过迭代子操作聚集元素的增加和删除。

应用

抽象聚集角色类

这个角色规定出所有的具体聚集必须实现的接口。迭代子模式要求聚集对象必须有一个工厂方法,也就是createIterator()方法,以向外界提供迭代子对象的实例。

具体聚集角色类

实现了抽象聚集角色类所要求的接口,也就是createIterator()方法。此外,还有方法getElement()向外界提供聚集元素,而方法size()向外界提供聚集的大小等。

抽象迭代子角色类

具体迭代子角色类

客户端类

上面的例子首先创建了一个聚集类实例,然后调用聚集对象的工厂方法createIterator()以得到一个迭代子对象。在得到迭代子的实例后,客户端开始迭代过程,打印出所有的聚集元素。

迭代子模式的优点

        迭代子模式简化了聚集的接口。迭代子具备了一个遍历接口,这样聚集的接口就不必具备遍历接口。

        每一个聚集对象都可以有一个或多个迭代子对象,每一个迭代子的迭代状态可以是彼此独立的。因此,一个聚集对象可以同时有几个迭代在进行之中。

        由于遍历算法被封装在迭代子角色里面,因此迭代的算法可以独立于聚集角色变化。

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