Iterator 迭代器模式

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本篇文章對應的是 Iterator 迭代設計 | 解說實現 | 物件導向設計

Iterator 迭代器模式

Iterator 使用場景

切割出遍歷物件，對於 不同物件可有不同遍歷方法
一個物件的遍歷如果透過內部自己提供，會使的該物件承擔過多責任 (也不易維護)，但是如果提供給使用者就暴露了內部細節，這時就可以使用 跌代模式
提供一個方法取得容器物件的每個元素，又不對外暴露

Iterator 定義 & Iterator UML

Iterator 的定義

提供一種方法（界面），用來訪問一個容器中的所有元素，而不對外暴露細節

Iterator 角色介紹

角色	說明
Aggregate (容器接口)	提供一個類創建 Iterator 的方法
ConcreteAggreate	實現容器的內容，內部有一個存放數據的容器
Iterator (迭代接口)	負責訪問、遍歷容器的核心方法
ConcreteIterator	實際去遍歷容器中的數據，內部會有一個 cursor 去紀錄使用者的操作行為

圖中 Aggregate 的方法對應 Java#Iterator 的方法如下表

Aggregate#Method Java Iterator#Method

First() -

IsDone() hasNext()

Next() next()

CurrentItem() -

- remove()

Aggregate#Method	Java Iterator#Method
First()	-
IsDone()	hasNext()
Next()	next()
CurrentItem()	-
-	remove()

Iterator 設計 - 優缺點

Iterator 設計優點：隔離出物件儲存、物件遍歷兩項行為
1. 單一職責：一個類負責一個責任；Iterator 類就是負責遍歷容器內的元素
2. 界面隔離：最小化界面，不讓容器負擔遍歷的責任
Iterator 設計缺點：
1. 非必要性：其最大的缺點其實就是大多數語言都對各自的容器內實現了 Iterator 的功能，我們幾乎很少有需要自己實現（當然除非一些特殊狀況或需求）
2. 複雜化：自己時現實的複雜化，因為類的增加使用者使用起來會稍加複雜

Iterator 實現

Iterator 標準

Iterator 界面：這裡我們自己配合泛型實現一個 Iterator，有迭代容器的核心方法









interface MyIterator<T> {

    fun hasNext(): Boolean

    fun next(): T

    fun remove() : Boolean

}

CreteIterator 類：實做遍歷的方法；在這裡面有 cursor 紀錄使用者對於遍歷的操作





















class MyConcreteIterator<T> constructor(val list: MutableList<T>): MyIterator<T> {

    private var cursor: Int = 0

    override fun hasNext(): Boolean {
        return cursor != list.size
    }

    override fun next(): T {
        // 移動指標
        return list[cursor++]
    }

    override fun remove(): Boolean {
        // 移動指標
        list.removeAt(cursor++)

        return true
    }

}

Aggregate 界面：提供使用者操控該容器的方法（add, remove…），但不提供直接遍歷容器的方法，改成提供 MyIterator 類










interface MyAggregate<T> {

    fun add(item: T)

    fun remove(item: T)

    // 關聯 MyIterator
    fun createIterator() : MyIterator<T>

}

ConcreteAggregate 類：它是一個容器類，保存數據並提供使用者操作數據的方法，但並不包括提供直接遍歷數據的方法（實做 MyIterator）

這個類負責串起 Iterator 的關係


















class ConcreteAggregator: MyAggregate<String> {

    private val list = mutableListOf<String>()

    override fun add(item: String) {
        list.add(item)
    }

    override fun remove(item: String) {
        list.remove(item)
    }

    override fun createIterator(): MyIterator<String> {
        // 串起其關係
        return MyConcreteIterator(list.toMutableList())
    }

}

為何要使用 list.toMutableList() ?

這是一種快照作法，toMutableList() 會複製原本陣列的物件，而不是取得引用，這樣在使用上更安全，因為 Iterator 是取用副本的操作
```
public fun <T> Collection<T>.toMutableList(): MutableList<T> {
    return ArrayList(this)
}
```

使用方式：以往是直接透過容器遍歷，現在改用取得 MyIterator 來遍歷

createIterator 方法是返回一個遍歷的對象，而不是容器內部持有對象，所以請不要在遍歷的過程中使用





// 以下使用嚴重錯誤！

while (createIterator().hasNext()) {
    println("item: ${createIterator().next()}")
}
















fun main() {

    ConcreteAggregator().apply {
        add("Hello")
        add("World")
        add("Iterator")
        add("Design")
    }.run {
        val iterator = createIterator()

        while(iterator.hasNext()) {
            println("item: ${iterator.next()}")
        }
    }

}

Java

Iterator & Iterable 差異

接口	說明 / 功能
Iterable	從這個界面繼承的類可以表示為可以迭代的元素序列
Iterator	可以表示為元素序列的集合或另一個實體的迭代器；允許順序訪問元素

Iterator 迭代器模式

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Iterator 使用場景

Iterator 定義 & Iterator UML

Iterator 設計 - 優缺點

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Iterator 標準

Java

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更多的物件導向設計

創建模式 - Creation Patterns

行為模式 - Behavioral Patterns

結構模式 - Structural Patterns

Appendix & FAQ

tags: `Java 設計模式` `基礎進階`

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