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步步为营 .NET 设计模式学习笔记 十一、Iterator(迭代器模式)

2011-04-19 23:19 871 查看
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Foreachin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

＜DesignPattern＞Iterator模式结构图如下：



图1Iterator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（ConcreteIterator）：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（ConcreteContainer）：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
///Firstitem
08
///</summary>
09
///<returns></returns>
10
public
abstract
object
First();
11
12
///<summary>
13
///Nextitem
14
///</summary>
15
///<returns></returns>
16
public
abstract
object
Next();
17
18
///<summary>
19
///Iscomplete
20
///</summary>
21
///<returns></returns>
22
public
abstract
bool
IsComplete();
23
24
///<summary>
25
///Currentitem
26
///</summary>
27
///<returns></returns>
28
public
abstract
object
CurrentCustomer();
29
}
再创建IConsumer.cs:

01
///<summary>
02
///CreateCashierclass
03
///</summary>
04
public
abstract
class
IConsumer
05
{
06
///<summary>
07
///CreaateCashier
08
///</summary>
09
///<returns></returns>
10
public
abstract
CashierCreateCashier();
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
CashierCreateCashier()
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
///closeaccount
03
///</summary>
04
public
class
CLoseAccount:Cashier
05
{
06
private
ConsumerCurrentConsumer;
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(Consumerconsumer)
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,EventArgse)
09
{
10
11
12
Consumerconsumer=
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
Cashiercashier=
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。
                                            

                                        

                        
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