设计模式:迭代器(Iterator) in java

定义:迭代器模式提供了一种方法来访问一个容器对象种的各个元素,而又不暴露这个对象的内部细节。

在Java中已经默认提供了Iterator支持,各种容器类都进行了实现,而事实上,迭代器模式就是为了解决如何遍历这些容器里的元素而诞生的。

迭代器模式主要有以下的角色:

  • Iterator抽象迭代器:
    负责定义访问与遍历元素的接口。基本有3个固定的方法hasNext(),next(),remove();
  • Concrete Iterator具体迭代器:
    迭代器的实现类,实现接口,完成元素遍历。
  • Aggregate抽象容器:
    定义创建具体迭代器的接口。在Java种一般是iterator()方法。
  • Concrete Aggregate具体容器:
    实现创建迭代器接口,返回迭代器实例对象。

为了方便,下面就直接以ArrayList为例,来看看迭代器是如何实现的吧。
在使用时,通常这样对ArrayList进行遍历:

List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("first");
list.add("second");
Iterator<String> itr = list.iterator();
while (itr.hasNext()) {
    String element = itr.next();
    System.out.println(element);
}

从这里,我们可以看出来,这就是完全的迭代器模式。
首先来看,Iterator接口(java.util.Iterator):

public interface Iterator<E> {

       boolean hasNext();

    E next();

    void remove();
}

然后是Iterator的具体实现类(java.util.AbstractList$Itr):
private class Itr implements Iterator {

    int cursor = 0;

    int lastRet = -1;

    int expectedModCount = modCount;

    public boolean hasNext() {
        return cursor != size();
    }

    public E next() {
        checkForComodification();
        try {
        E next = get(cursor);
        lastRet = cursor++;
        return next;
        } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
            checkForComodification();
            throw new NoSuchElementException();
        }
    }

    public void remove() {
        if (lastRet == -1)
        throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();

        try {
            AbstractList.this.remove(lastRet);
        if (lastRet < cursor)
            cursor--;
        lastRet = -1;
        expectedModCount = modCount;
        } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

    final void checkForComodification() {
        if (modCount != expectedModCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

这个就是具体的Iterator了,当然还有另外一个ListItr extends Itr,这个是专门针对List进行操作的。
那么Aggregate接口对应的是哪个呢?就是java.util.AbstractCollection<E> ,它里面定义了这样的一个接口:

...
  /**
 * Returns an iterator over the elements contained in this collection.
 *
 * @return an iterator over the elements contained in this collection
 */
public abstract Iterator<E> iterator();
...

那么具体实现是在哪儿?java.util.AbstractList<E>做了实现。

public Iterator<E> iterator() {
    return new Itr();
}

返回了一个具体的迭代器实例。而ArrayList,LinkedList都是继承AbstractList的,因此自动具有了返回迭代器实例的功能。

因此,Java种的容器类只负责元素的的维护就好了。访问就教给迭代器吧,Java做的如此完善,以至于我们都不必再自己写Iterator了。

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