Go设计模式(23)-迭代器模式

迭代器模式从来没有写过，第一次接触迭代器，还是好多年前学C++的STL的时候。当时觉得用迭代器太麻烦了，后来用习惯了觉得真香。

UML类图位置：https://www.processon.com/view/link/60d29bf3e401fd49502afd25

本文代码链接为：https://github.com/shidawuhen/asap/blob/master/controller/design/23iterator.go

1.定义

1.1 迭代器模式

迭代器模式(Iterator)：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。

UML：

1.2分析

通过UML可以看出，对于集合Aggregate，其遍历能力被拆了出来，由Iterator负责遍历。

大家可能有疑问，可以用for循环解决的问题，为啥要搞得这么复杂呢？

其实主要看集合结构的复杂性，如果是普通的数组，可以不需要Iterator，直接使用for循环即可。如果是复杂的集合呢？对于这个集合需要有多种遍历方案呢？

如对于图结构，有广度优先、深度优先两种遍历方式，都在图集合里实现，是否感觉违背了职责单一原则。

所以对于复杂结构，迭代器有如下优势：

1. 这种拆分，使集合和迭代器职责更加单一，符合单一职责原则

2. 迭代器结构统一，方便使用，使用者无需知道遍历细节便可遍历集合

3. 符合开闭原则，可以按照需求自己开发迭代器，无需改动集合类

4. 符合里氏替换原则，可以方便的进行迭代方案的更换

通过UML可发现设计思路：迭代器中需要定义first()、isDone()、currentItem()、next() 四个最基本的方法。待遍历的集合对象通过依赖注入传递到迭代器类中。集合可通过CreateIterator() 方法来创建迭代器。

2.应用场景

迭代器模式一般在library中使用的比较多，毕竟library提供的大多是基础结构。实际业务场景中，很少需要自己编写迭代器。但代码还是要写的，这次写图集合与深度优先遍历迭代器，大家如果对其它类型的图迭代器感兴趣的话，可自行编写。

3.代码实现

对于二维数组，从[0,0]开始，以广度优先顺序遍历。如对于

1 2

3 4

广度优先遍历顺序为1 2 3 4。

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
)

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 二维数组，当做图集合，写个真正的图集合太麻烦了
 */
type TwoDimensionalArray struct {
	row   int64
	col   int64
	array [][]int64
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 设置尺寸
 * @receiver t
 * @param row
 * @param col
 */
func (t *TwoDimensionalArray) SetSize(row int64, col int64) {
	t.row = row
	t.col = col
	t.array = make([][]int64, row)
	var i int64 = 0
	for i = 0; i < row; i++ {
		t.array[i] = make([]int64, col)
	}
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 初始化数据
 * @receiver t
 */
func (t *TwoDimensionalArray) InitDefault() {
	if t.row <= 0 || t.col <= 0 {
		return
	}
	var i, j int64 = 0, 0
	for i = 0; i < t.row; i++ {
		for j = 0; j < t.col; j++ {
			t.array[i][j] = rand.Int63n(200)
		}
	}
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 格式化输出。不能为指针。
 * @receiver t
 * @return string
 */
func (t TwoDimensionalArray) String() string {
	s := ""
	var i int64 = 0
	for i = 0; i < t.row; i++ {
		s += fmt.Sprintf("%v \n", t.array[i])
	}
	return s
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 迭代器接口
 */
type Iterator interface {
	First()
	IsDone() bool
	CurrentItem()
	Next()
}

type BFSPos struct {
	x, y int64
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 广度优先遍历
 */
type BFSIterator struct {
	data     *TwoDimensionalArray
	used     [][]bool
	queue    []BFSPos
	index    int64 //queue遍历的位置
	bfsIndex int64 //记录做广度优先遍历的位置
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 赋值
 * @receiver d
 * @param data
 */
func (d *BFSIterator) Create(data *TwoDimensionalArray) {
	d.data = data
	var i int64 = 0
	d.used = make([][]bool, data.row)
	for i = 0; i < data.row; i++ {
		d.used[i] = make([]bool, data.col)
	}
	d.used[0][0] = true
	d.queue = make([]BFSPos, 1)
	d.queue[0] = BFSPos{0, 0}
	d.index = 0
	d.bfsIndex = 0
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 初始数据
 * @receiver d
 */
func (d *BFSIterator) First() {
	fmt.Println(d.data.array[0][0])
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 是否遍历结束
 * @receiver d
 * @return bool
 */
func (d *BFSIterator) IsDone() bool {
	if d.index == d.data.col*d.data.row {
		return true
	}
	return false
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 当前数值
 * @receiver d
 */
func (d *BFSIterator) CurrentItem() {
	pos := d.queue[d.index]
	fmt.Println(d.index, ":", d.data.array[pos.x][pos.y])
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 移动
 * @receiver d
 */
func (d *BFSIterator) Next() {
	if d.index >= d.data.row*d.data.col {
		fmt.Println("已到最后")
		return
	}
	//说明已经没有了，需要再加几个
	if d.index >= int64(len(d.queue))-1 {
		for d.bfsIndex < int64(len(d.queue)) && d.index < int64(len(d.queue)) {
			curI, curJ := d.queue[d.bfsIndex].x, d.queue[d.bfsIndex].y
			if curJ+1 < d.data.col && d.used[curI][curJ+1] == false {
				d.queue = append(d.queue, BFSPos{curI, curJ + 1})
				d.used[curI][curJ+1] = true
			}
			if curI+1 < d.data.row && curJ+1 < d.data.col && d.used[curI+1][curJ+1] == false {
				d.queue = append(d.queue, BFSPos{curI + 1, curJ + 1})
				d.used[curI+1][curJ+1] = true
			}
			if curI+1 < d.data.row && d.used[curI+1][curJ] == false {
				d.queue = append(d.queue, BFSPos{curI + 1, curJ})
				d.used[curI+1][curJ] = true
			}
			d.bfsIndex++
		}

	}
	d.index++
}

func main() {
	t := TwoDimensionalArray{}
	t.SetSize(3, 3)
	t.InitDefault()
	fmt.Printf("%s", t)

	iterator := BFSIterator{}
	iterator.Create(&t)
	for iterator.IsDone() != true {
		iterator.CurrentItem()
		iterator.Next()
	}
}

输出：

➜ myproject go run main.go

[10 151 21]

[51 137 120]

[158 148 16]

0 : 10

1 : 151

2 : 137

3 : 51

4 : 21

5 : 120

6 : 16

7 : 148

8 : 158

代码写的比较简单，但是仍然能看到迭代器模式的优点。

1. 可以轻易的变更遍历算法

2. TwoDimensionalArray可继承于接口，面向接口编程，扩展性会进一步增强

总结

迭代器模式可能对于大部分研发同学来说是不需要的，但对于搞基础框架、搞语言的同学来说应该经常会用。对于迭代器模式，并不是说学习怎么使用，更重要的一点是需要感知设计模式的思想内核。

最后

大家如果喜欢我的文章，可以关注我的公众号（程序员麻辣烫）

我的个人博客为：https://shidawuhen.github.io/

往期文章回顾：

1. 设计模式

2. 招聘

3. 思考

4. 存储

5. 算法系列

6. 读书笔记

7. 小工具

8. 架构

9. 网络

10. Go语言