【迭代器设计模式详解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同语言实现
简介
迭代器模式（Iterator Pattern），是一种结构型设计模式。给数据对象构建一套按顺序访问集合对象元素的方式，而不需要知道数据对象的底层表示。
迭代器模式是与集合共存的，我们只要实现一个集合，就需要同时提供这个集合的迭代器，就像Java中的Collection，List、Set、Map等，这些集合都有自己的迭代器。假如我们要实现一个这样的新的容器，就可以引入迭代器模式，给我们的容器实现一个迭代器。
作用
- 可以提供多种遍历对象的方式，把元素之间查找调用的责任交给迭代器，而不是聚合对象。
- 分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明地访问集合内部的数据。
实现步骤
- 创建迭代器接口，定义hasNext()和next()方法
- 创建数据容器接口，用来创建迭代器
- 创建具体数据列表，实现数据容器接口，可以创建迭代器，内含数据列表对象
- 创建某种数据对象的迭代器，实现hasNext()以及next()方法，并且关联上数据对象列表
UML
Java代码
迭代器抽象接口
// Iterator.java 迭代器抽象接口，提供next和hasNext方法 public interface Iterator { public boolean hasNext(); public Object next(); }
具体迭代器
// ObjectIterator.java 对象迭代器，实现了抽象迭代器的方法，聚合了对象列表 public class ObjectIterator implements Iterator { private ObjectList objectList; int index; public ObjectIterator(ObjectList objectList) { this.objectList = objectList; } @Override public boolean hasNext() { if (index < objectList.size()) { return true; } return false; } @Override public Object next() { if (this.hasNext()) { // 返回数据对象提供的get方法，每访问一次则增加下标 return objectList.get(index++); } return null; } }
数据容器接口
// Container.go 创建抽象容器接口，创建一个迭代器 public interface Container { public Iterator createIterator(); }
具体数据对象
// ObjectList.java 对象列表，是一种数据容器，可以创建一个迭代器 public class ObjectList implements Container { private Object[] objects = { "Google", "Apple", "Amazon" }; @Override public Iterator createIterator() { System.out.println(this.getClass().getName() + "::createIterator() [获取迭代器 ObjectIterator]"); // 把当前对象传给迭代器 return new ObjectIterator(this); } public void setObjects(Object[] objects) { this.objects = objects; } public int size() { return objects.length; } public Object get(int index) { return objects[index]; } }
测试调用
/* * 迭代器模式是给数据容器创建单独的迭代器，用来遍历里面的数据对象 * 数据容器和迭代器相互关联，外部通过迭代器来访问数据容器 * 通过这种方式由迭代器类来负责数据遍历，这样可以做到不暴露集合的内部结构 */ int i = 0; ObjectList objectList = new ObjectList(); objectList.setObjects(new String[] { "Thomas", "Merry", "Jack", "Tony", "Jerry", "Joey" }); // for循环迭代对象 for (Iterator iter = objectList.createIterator(); iter.hasNext();) { String name = (String) iter.next(); System.out.println("objectList[" + i + "] = " + name); i++; } // while循环迭代对象 Iterator iter2 = objectList.createIterator(); objectList.setObjects(new Integer[] { 3, 5, 7, 9, 11 }); while (iter2.hasNext()) { System.out.println(iter2.next()); }
Go代码
迭代器抽象接口
// Iterator.go 迭代器抽象接口，提供next和hasNext方法 type Iterator interface { HasNext() bool Next() string }
具体迭代器
// ObjectIterator.go 对象迭代器，实现了抽象迭代器的方法，聚合了对象列表 type ObjectIterator struct { // 迭代器索引 index int // 聚合了数据对象 objectList *ObjectList } func (o *ObjectIterator) HasNext() bool { if o.index < o.objectList.Size() { return true } return false } func (o *ObjectIterator) Next() string { if o.HasNext() { // 返回数据对象提供的get方法，每访问一次下标增加1位 item := o.objectList.Get(o.index) o.index += 1 return item } return "" }
数据容器接口
// Container.go 创建抽象容器接口，创建一个迭代器 type Container interface { CreateIterator() Iterator }
具体数据对象
// ObjectList.go 对象列表，是一种数据容器，可以创建一个迭代器 type ObjectList struct { // 内部的数据结构 objects []string } func (o *ObjectList) CreateIterator() Iterator { fmt.Println("ObjectList::CreateIterator() [获取迭代器 ObjectIterator]") // 创建迭代器实例，绑定新建当前对象 return &ObjectIterator{ objectList: o, } } func (o *ObjectList) SetObjects(objects []string) { o.objects = objects } func (o *ObjectList) GetObjects() []string { return o.objects } func (o *ObjectList) Size() int { return len(o.objects) } func (o *ObjectList) Get(index int) string { return o.objects[index] }
测试调用
/* * 迭代器模式是给数据容器创建单独的迭代器，用来遍历里面的数据对象 * 数据容器和迭代器相互关联，外部通过迭代器来访问数据容器 * 通过这种方式由迭代器类来负责数据遍历，这样可以做到不暴露集合的内部结构 */ int i = 0; ObjectList objectList = new ObjectList(); objectList.setObjects(new String[] { "Thomas", "Merry", "Jack", "Tony", "Jerry", "Joey" }); // for循环迭代对象 for (Iterator iter = objectList.createIterator(); iter.hasNext();) { String name = (String) iter.next(); System.out.println("objectList[" + i + "] = " + name); i++; } // while循环迭代对象 Iterator iter2 = objectList.createIterator(); objectList.setObjects(new Integer[] { 3, 5, 7, 9, 11 }); while (iter2.hasNext()) { System.out.println(iter2.next()); }
C语言简版
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 简单版C语言迭代器模式，自己构建List数据类型 // 数据结构，这里使用链表作为示例 struct List { char *data; struct List *next; }; // 迭代器结构体 struct Iterator { struct List *current; int (*has_next)(struct Iterator *); // 判断是否还有下一个元素 char *(*next)(struct Iterator *, char **); // 获取下一个元素 }; // 判断是否还有下一个元素 int has_next(struct Iterator *iter) { return iter->current != NULL; } // 获取下一个元素 char *next(struct Iterator *iter, char **value) { if (iter->current == NULL) { return NULL; } *value = iter->current->data; iter->current = iter->current->next; return *value; } // 初始化迭代器 void create_iterator(struct Iterator *iter, struct List *head) { iter->current = head; iter->has_next = &has_next; iter->next = &next; } // 遍历链表 void iterate_list(struct List *head) { struct Iterator iter; char *value; create_iterator(&iter, head); while (iter.has_next(&iter)) { iter.next(&iter, &value); printf("\r\n %s ", value); } printf("\n"); } int main() { printf("test start:\r\n"); // 构造一个链表 struct List *head = (struct List *)malloc(sizeof(struct List)); head->data = "Tom"; head->next = (struct List *)malloc(sizeof(struct List)); head->next->data = "Jerry"; head->next->next = (struct List *)malloc(sizeof(struct List)); head->next->next->data = "Max"; head->next->next->next = NULL; // 使用迭代器遍历链表 iterate_list(head); // 释放链表内存 while (head != NULL) { struct List *temp = head; head = head->next; free(temp); } return 0; }
更多语言版本
不同语言实现设计模式：https://github.com/microwind/design-pattern