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用Iterator模式实现遍历集合
Iterator模式是用于遍历集合类的标准訪问方法。它能够把訪问逻辑从不同类型的集合类中抽象出来,从而避免向client暴露集合的内部结构。
比如,假设没有使用Iterator,遍历一个数组的方法是使用索引: for(int i=0; i<array.size(); i++) { … get(i) … }
而訪问一个链表(LinkedList)又必须使用while循环: while((e=e.next())!=null) { … e.data() … }
以上两种方法client都必须事先知道集合的内部结构,訪问代码和集合本身是紧耦合。无法将訪问逻辑从集合类和client代码中分离出来,每一种集合相应一种遍历方法,client代码无法复用。
更恐怖的是,假设以后须要把ArrayList更换为LinkedList,则原来的client代码必须所有重写。
解决以上问题。Iterator模式总是用同一种逻辑来遍历集合: for(Iterator it = c.iterater(); it.hasNext(); ) { … }
奥秘在于client自身不维护遍历集合的”指针”。全部的内部状态(如当前元素位置,是否有下一个元素)都由Iterator来维护,而这个Iterator由集合类通过工厂方法生成。因此,它知道怎样遍历整个集合。
client从不直接和集合类打交道,它总是控制Iterator,向它发送”向前”,”向后”。”取当前元素”的命令,就能够间接遍历整个集合。
首先看看java.util.Iterator接口的定义:
public interface Iterator { boolean hasNext(); Object next(); void remove(); }
依赖前两个方法就能完毕遍历,典型的代码例如以下:
for(Iterator it = c.iterator(); it.hasNext(); ) { Object o = it.next(); // 对o的操作… }
每一种集合类返回的Iterator详细类型可能不同,Array可能返回ArrayIterator,Set可能返回 SetIterator。Tree可能返回TreeIterator,可是它们都实现了Iterator接口。因此,client不关心究竟是哪种 Iterator,它仅仅须要获得这个Iterator接口就可以。这就是面向对象的威力。
全部集合类都实现了 Collection 接口,而 Collection 继承了 Iterable 接口。
/** * Implementing this interface allows an object to be the target of * the "foreach" statement. * * @param <T> the type of elements returned by the iterator * * @since 1.5 */ public interface Iterable<T> { /** * Returns an iterator over a set of elements of type T. * * @return an Iterator. */ Iterator<T> iterator(); }
而在详细的实现类中(比方 ArrayList),则在内部维护了一个 Itr 内部类。该类继承了 Iterator 接口,它的hasNext() 和 next() 方法是和 ArrayList 实现相耦合的。
当调用 ArrayList 对象的 iterator() 方法的时候,返回该类 Itr 的一个实例,从而实现遍历 ArrayList 的功能。
public Iterator<E> iterator() { return new Itr(); } /** * An optimized version of AbstractList.Itr */ private class Itr implements Iterator<E> { int cursor; // index of next element to return int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such int expectedModCount = modCount; public boolean hasNext() { return cursor != size; } @SuppressWarnings("unchecked") public E next() { checkForComodification(); int i = cursor; if (i >= size) throw new NoSuchElementException(); Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) throw new ConcurrentModificationException(); cursor = i + 1; return (E) elementData[lastRet = i]; } public void remove() { if (lastRet < 0) throw new IllegalStateException(); checkForComodification(); try { ArrayList.this.remove(lastRet); cursor = lastRet; lastRet = -1; expectedModCount = modCount; } catch (IndexOutOfBoundsException ex) { throw new ConcurrentModificationException(); } } final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); } }
为什么一定要去实现Iterable这个接口呢?为什么不直接实现Iterator接口呢?
看一下JDK中的集合类,比方List一族或者Set一族,都是实现了Iterable接口。但并不直接实现Iterator接口。 细致想一下这么做是有道理的。
由于Iterator接口的核心方法next()或者hasNext() 是依赖于迭代器的当前迭代位置的。
假设Collection直接实现Iterator接口。势必导致集合对象中包括当前迭代位置的数据(指针)。 当集合在不同方法间被传递时,由于当前迭代位置不可预置,那么next()方法的结果会变成不可预知。
除非再为Iterator接口加入一个reset()方法,用来重置当前迭代位置。 但即时这样,Collection也仅仅能同一时候存在一个当前迭代位置。
而Iterable则不然,每次调用都会返回一个从头開始计数的迭代器。 多个迭代器是互不干扰的。
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