步步为营 .NET 设计模式学习笔记 十一、Iterator(迭代器模式)
概述
在面向对象的软件设计中，我们经常会遇到一类集合对象，这类集合对象的内部结构可能有着各种各样的实现，但是归结起来，无非有两点是需要我们去关心的：一是集合内部的数据存储结构，二是遍历集合内部的数据。面向对象设计原则中有一条是类的单一职责原则，所以我们要尽可能的去分解这些职责，用不同的类去承担不同的职责。Iterator模式就是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的访问集合内部的数据。
为什么要写
但现在C#的Foreach in己经替代了迭代器模式的功能,但是作为学习设计模式来说,还是很有好处的.
意图
提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。[GOF 《设计模式》]
结构图
＜Design Pattern＞Iterator模式结构图如下：
图1 Iterator模式结构图
迭代器模式由以下角色组成：
1.迭代器角色（Iterator）：迭代器角色负责定义访问和遍历元素的接口。
2.具体迭代器角色（Concrete Iterator）：具体迭代器角色要实现迭代器接口，并要记录遍历中的当前位置。
3.容器角色（Container）：容器角色负责提供创建具体迭代器角色的接口。
4.具体容器角色（Concrete Container）：具体容器角色实现创建具体迭代器角色的接口——这个具体迭代器角色于该容器的结构相关。
生活中的例子
迭代器提供一种方法顺序访问一个集合对象中各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示。在早期的电视机中，一个拨盘用来改变频道。当改变频道时，需要手工转动拨盘移过每一个频道，而不论这个频道是否有信号。现在的电视机，使用[后一个]和[前一个]按钮。当按下[后一个]按钮时，将切换到下一个预置的频道。想象一下在陌生的城市中的旅店中看电视。当改变频道时，重要的不是几频道，而是节目内容。如果对一个频道的节目不感兴趣，那么可以换下一个频道，而不需要知道它是几频道。
图2 使用选频器做例子的Iterator模式对象图
示例用例图：
超市顾客排队结帐，收银员一个一个顺序的结帐，正好符合我们的迭代器模式，以下是用例图：
代码设计：
先创建Cashier.cs:
01 /// <summary>
02 /// Cashier
03 /// </summary>
04 public abstract class Cashier
05 {
06 /// <summary>
07 /// First item
08 /// </summary>
09 /// <returns></returns>
10 public abstract object First();
11
12 /// <summary>
13 /// Next item
14 /// </summary>
15 /// <returns></returns>
16 public abstract object Next();
17
18 /// <summary>
19 /// Is complete
20 /// </summary>
21 /// <returns></returns>
22 public abstract bool IsComplete();
23
24 /// <summary>
25 /// Current item
26 /// </summary>
27 /// <returns></returns>
28 public abstract object CurrentCustomer();
29 }
再创建IConsumer.cs:
01 /// <summary>
02 /// Create Cashier class
03 /// </summary>
04 public abstract class IConsumer
05 {
06 /// <summary>
07 /// Creaate Cashier
08 /// </summary>
09 /// <returns></returns>
10 public abstract Cashier CreateCashier();
11 }
再创建Consumer.cs:
01 /// <summary>
02 /// Consumer
03 /// </summary>
04 public class Consumer:IConsumer
05 {
06 private IList< object > items = new List< object >();
07
08 public override Cashier CreateCashier()
09 {
10 return new CLoseAccount( this );
11 }
12
13 public int Count
14 {
15 get { return items.Count; }
16 }
17
18 public object this [ int index]
19 {
20 get { return items[index]; }
21 set { items.Insert(index,value); }
22 }
23 }
再创建CLoseAccount.cs:
01 /// <summary>
02 /// close account
03 /// </summary>
04 public class CLoseAccount : Cashier
05 {
06 private Consumer CurrentConsumer;
07
08 private int Current = 0;
09
10 public override object First()
11 {
12 return CurrentConsumer[0];
13 }
14
15 public override object Next()
16 {
17 ++Current;
18 if (Current < CurrentConsumer.Count)
19 return CurrentConsumer[Current];
20 else
21 return ( object ) null ;
22 }
23
24 public override bool IsComplete()
25 {
26 return CurrentConsumer.Count > Current ? true : false ;
27 }
28
29 public override object CurrentCustomer()
30 {
31 return CurrentConsumer[Current];
32 }
33
34 public CLoseAccount(Consumer consumer)
35 {
36 this .CurrentConsumer = consumer;
37 }
38 }
最后调用:
01 public partial class Run : Form
02 {
03 public Run()
04 {
05 InitializeComponent();
06 }
07
08 private void btnRun_Click( object sender, EventArgs e)
09 {
10
11
12 Consumer consumer = new Consumer();
13 consumer[0] = "顾客A" ;
14 consumer[1] = "顾客B" ;
15 consumer[2] = "顾客C" ;
16 consumer[3] = "顾客D" ;
17 consumer[4] = "顾客E" ;
18 consumer[5] = "顾客F" ;
19 consumer[6] = "顾客G" ;
20 consumer[7] = "顾客H" ;
21 Cashier cashier = new CLoseAccount(consumer);
22 object custom = cashier.First();
23 rtbResult.AppendText( "顾客排队结帐开始.\n" );
24 while (cashier.IsComplete())
25 {
26 rtbResult.AppendText( string .Format( "{0}正在结帐.\n" , cashier.CurrentCustomer()));
27 cashier.Next();
28 }
29 rtbResult.AppendText( "结帐完成.\n" );
30 }
31 }
结果如下图:
效果及实现要点
1．迭代抽象：访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。
2．迭代多态：为遍历不同的集合结构提供一个统一的接口，从而支持同样的算法在不同的集合结构上进行操作。
3．迭代器的健壮性考虑：遍历的同时更改迭代器所在的集合结构，会导致问题。
适用性
1．访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。
2．支持对聚合对象的多种遍历。
3．为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口(即, 支持多态迭代)。
优点：
1．支持以不同的方式遍历一个容器角色。根据实现方式的不同，效果上会有差别。
2．简化了容器的接口。但是在IList中为了提高可扩展性，容器还是提供了遍历的接口。
3．对同一个容器对象，可以同时进行多个遍历。因为遍历状态是保存在每一个迭代器对象中的。
总结
Iterator模式就是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的访问集合内部的数据。
作者： Leo_wl
出处： http://www.cnblogs.com/Leo_wl/
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