上一节,我们学习了状态模式。状态模式是状态机的一种实现方法。它通过将事件触发的状态转移和动作执行,拆分到不同的状态类中,以此来避免状态机类中的分支判断逻辑,应对状态机类代码的复杂性。
现在,我们学习另外一种行为型设计模式,迭代器模式。它用来遍历集合对象。不过,很多编程语言都将迭代器作为一个基础的类库,直接提供出来了。在平时开发中,特别是业务开发,我们直接使用即可,很少会自己去实现一个迭代器。不过,知其然知其所以然,弄懂原理能帮助我们更好的使用这些工具类,所以,我觉得还是有必要学习一下这个模式。
我们知道,大部分编程语言都提供了多种遍历集合的方式,比如for循环、foreach循环、迭代器等。所以,今天我们除了讲解迭代器的原理和实现之外,还会重点讲一下,相对于其他遍历方式,利用迭代器来遍历集合的优势。
迭代器模式的原理和实现
迭代器模式(Iterator Design Pattern),也叫作游标模式(Cursor Design Pattern)。
在开篇中我们讲到,它用来遍历集合对象。这里说的“集合对象”也可以叫“容器”“聚合对象”,实际上就是包含一组对象的对象,比如数组、链表、树、图、跳表。迭代器模式将集合对象的遍历操作从集合类中拆分出来,放到迭代器类中,让两者的职责更加单一。
迭代器是用来遍历容器的,所以,一个完整的迭代器模式一般会涉及容器和容器迭代器两部分内容。为了达到基于接口而非实现编程的目的,容器又包含容器接口、容器实现类,迭代器又包含迭代器接口、迭代器实现类。对于迭代器模式,我画了一张简单的类图,你可以看一看,先有个大致的印象。
接下来,我们通过一个例子来具体讲,如何实现一个迭代器。
开篇中我们有提到,大部分编程语言都提供了遍历容器的迭代器类,我们在平时开发中,直接拿来用即可,几乎不大可能从零编写一个迭代器。不过,这里为了讲解迭代器的实现原理,我们假设某个新的编程语言的基础类库中,还没有提供线性容器对应的迭代器,需要我们从零开始开发。现在,我们一块来看具体该如何去做。
我们知道,线性数据结构包括数组和链表,在大部分编程语言中都有对应的类来封装这两种数据结构,在开发中直接拿来用就可以了。假设在这种新的编程语言中,这两个数据结构分