我們都用過電視機遙控器，通過它我們可以進行開機、關機、換臺、改變音量等操作。我們可以將電視機看做一個存儲電視頻道的集合對象，通過遙控器可以對電視機中的頻道集合進行操作，例如返回上一個頻道、跳轉到下一個頻道或者跳轉到指定的頻道等。遙控器的出現，使得用戶不需要知道這些頻道到底如何存儲在電視機中。在軟件開發中也存在類似于電視機一樣的類，他們可以存儲了多個成員對象（元素），這些類通常稱為聚合類（Aggregate Class），對應的對象稱為聚合對象。為了更加方便地操作這些聚合對象，同時可以很靈活地為聚合對象增加不同的遍歷方法，也需要類似于電視機遙控器一樣的角色，可以訪問一個聚合對象中的元素擔憂部需要暴露它的內部結構，這就是我們需要學習的迭代器模式。

迭代器模式（Iterator）

學習難度：★★★☆☆

使用頻率：★★★★★

一、銷售管理系統中數據的遍歷

Background?: M公司為某商場開發了一套銷售管理系統，在對該系統進行分析和設計時，M公司開發人員發現經常需要對系統中的商品數據、客戶數據等進行遍歷，為了復用這些遍歷代碼，M公司開發人員設計了一個抽象的數據聚合類AbstractObjectList，而將存儲商品和客戶登記的類作為其子類。AbstractObjectList類結構如下圖所示。

在上圖中，IList類型的對象objects用于存儲數據，AbstractObjectList類的方法說明如下表所示：

AbstractObjectList類的子類ProductList和CustomerList分別用于存儲商品數據和客戶數據。

　　M公司開發人員通過對AbstractObjectList類結構進行分析，發現該設計方案存在以下問題：

　　（1）在該類中，AddObject()與RemoveObject()等方法用于管理數據，而GetNextItem()、GetPreviousItem()、IsFirst()等方法又用于遍歷數據，導致了聚合類的職責過重，違反了單一職責原則。

　　（2）如果將抽象聚合類聲明為一個接口，則在這個接口中充斥著大量方法，不利于子類實現，違反了接口隔離原則。

　　（3）如果將所有的遍歷操作都交給子類來實現，將導致子類代碼過于龐大，而且必須暴露AbstractObjectList類的內部存儲細節，向子類公開自己的私有屬性，否則子類無法實施對數據的遍歷，將破壞AbstractObjectList類的封裝性。

　　如何解決該問題？解決方案之一就是將聚合類中負責遍歷數據的方法提取出來，封裝到專門的類中，實現數據存儲和數據遍歷的分離，無須暴露聚合類的內部屬性即可對其進行操作，這正是迭代器模式的意圖所在。

二、迭代器模式概述

2.1 迭代器模式簡介

　　在軟件開發中，經常需要使用聚合對象來存儲一系列數據。聚合對象擁有兩個職責：一是存儲數據，二是遍歷數據。從依賴性來看，前者是聚合對象的基本職責，而后者既是可變化的又是可分離的。因此，可以將遍歷數據的行為從聚合對象中分離出來，封裝在一個被稱為“迭代器”的對象中，由迭代器來提供遍歷聚合對象內部數據的行為，這將簡化聚合對象的設計，更加符合單一職責原則。

迭代器（Iterator）模式：提供一種方法來訪問聚合對象，而不用暴露這個對象的內部表示，其別名為游標（Cursor）。迭代器模式是一種對象行為型模式。　　

2.2 迭代器模式結構

　　（1）Iterator（抽象迭代器）：定義了訪問和遍歷元素的接口，聲明了用于遍歷數據元素的方法。

　　（2）ConcreteIterator（具體迭代器）：它實現了抽象迭代器接口，完成對聚合對象的遍歷。

　　（3）Aggregate（抽象聚合類）：用于存儲和管理元素對象，聲明一個CreateIterator()方法用于創建一個迭代器對象，充當抽象迭代器工廠角色。

　　（4）ConcreteAggregate（具體聚合類）：實現了在抽象聚合類中聲明的CreateIterator()方法，返回一個對應的具體迭代器ConcreteIterator實例。

三、銷售管理系統中數據的遍歷實現

3.1 重構后的設計結構

　　其中，AbstractObjectList充當抽象聚合類，ProductList充當具體聚合類，AbstractIterator充當抽象迭代器，ProductIterator充當具體迭代器。

3.2 重構后的代碼實現

　　（1）抽象聚合類：AbstractObjectList

/// <summary>/// 抽象聚合類：AbstractObjectList/// </summary>public abstract class AbstractObjectList{protected IList<object> objectList = new List<object>();public AbstractObjectList (IList<object> objectList){this.objectList = objectList;}public void AddObject(object obj){this.objectList.Add(obj);}public void RemoveObject(object obj){this.objectList.Remove(obj);}public IList<Object> GetObjectList(){return this.objectList;}// 聲明創建迭代器對象的抽象工廠方法public abstract AbstractIterator CreateIterator();}

　　（2）具體聚合類 - ProductList 與?具體迭代器 - ProductIterator => 這里采用了內部類的方式

/// <summary>/// 具體聚合類：ProductList/// </summary>public class ProductList : AbstractObjectList{public ProductList(IList<object> objectList) : base(objectList){}public override AbstractIterator CreateIterator(){return new ProductIterator(this);}/// <summary>/// 內部類=>具體迭代器：ProductIterator/// </summary>private class ProductIterator : AbstractIterator{private ProductList productList;private IList<object> products;private int cursor1; // 定義一個游標，用于記錄正向遍歷的位置private int cursor2; // 定義一個游標，用于記錄逆向遍歷的位置public ProductIterator(ProductList productList){this.productList = productList;this.products = productList.GetObjectList(); // 獲取集合對象this.cursor1 = 0; // 設置正向遍歷游標的初始值this.cursor2 = this.products.Count - 1; // 設置逆向遍歷游標的初始值 }public object GetNextItem(){return products[cursor1];}public object GetPreviousItem(){return products[cursor2];}public bool IsFirst(){return cursor2 == -1;}public bool IsLast(){return cursor1 == products.Count;}public void Next(){if (cursor1 < products.Count){cursor1++;}}public void Previous(){if (cursor2 > -1){cursor2--;}}}}

　　（3）抽象迭代器：AbstractIterator

/// <summary>/// 抽象迭代器：AbstractIterator/// </summary>public interface AbstractIterator{void Next(); // 移動至下一個元素bool IsLast(); // 判斷是否為最后一個元素void Previous(); // 移動至上一個元素bool IsFirst(); // 判斷是否為第一個元素object GetNextItem(); // 獲取下一個元素object GetPreviousItem(); // 獲取上一個元素}

　　（4）客戶端測試

public class Program{public static void Main(string[] args){IList<object> products = new List<object>();products.Add("倚天劍");products.Add("屠龍刀");products.Add("斷腸草");products.Add("葵花寶典");products.Add("四十二章經");AbstractObjectList objectList = new ProductList(products); // 創建聚合對象AbstractIterator iterator = objectList.CreateIterator(); // 創建迭代器對象 Console.WriteLine("正向遍歷");while (!iterator.IsLast()){Console.Write(iterator.GetNextItem() + ",");iterator.Next();}Console.WriteLine();Console.WriteLine("-------------------------------------------------------");Console.WriteLine("逆向遍歷");while (!iterator.IsFirst()){Console.Write(iterator.GetPreviousItem() + ",");iterator.Previous();}Console.ReadKey();}}

　　F5編譯運行后的結果如下圖所示：

　　

四、迭代器模式小結

4.1 主要優點

　　（1）支持以不同方式遍歷一個聚合對象，在同一個聚合對象上可以定義多種便利方式。

　　（2）增加新的聚合類和迭代器類都很方便 => 無須修改原有代碼，符合開閉原則。

4.2 主要缺點

　　增加新的聚合類需要對應增加新的迭代器類?=> 類的個數會成對增加！

4.3 應用場景

　　（1）訪問一個聚合對象的內容而無須暴露它的內部表示。

　　（2）需要為一個聚合對象提供多種遍歷方式。

　　（3）重點 =>?該模式在.Net中，可以通過實現IEnumberable接口即可，不再需要單獨實現! (在.NET下，迭代器模式中的聚集接口和迭代器接口都已經存在了，其中IEnumerator接口扮演的就是迭代器角色，IEnumberable接口則扮演的就是抽象聚集的角色，其中定義了GetEnumerator()方法。)

參考資料

　　

　　（1）劉偉，《設計模式的藝術—軟件開發人員內功修煉之道》

　　（2）圣杰，《C#設計模式之迭代器模式》

?

作者：周旭龍

出處：http://edisonchou.cnblogs.com

本文版權歸作者和博客園共有，歡迎轉載，但未經作者同意必須保留此段聲明，且在文章頁面明顯位置給出原文鏈接。

轉載于:https://www.cnblogs.com/edisonchou/p/7442138.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的设计模式的征途—21.迭代器（Iterator）模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。