设计模式(1)Iterator模式

Iterator是java集合框架的成员,使用了设计模式中的Iterator模式

我们从API中将这种方式提炼出来，并且了解List的设计

Iterator核心设计

1 定义接口

Iterator

public interface Iterator<E> {
  boolean hasNext();
  E next();
}

Iterable 用来给实现类继承

public interface Iterable<T> {
  Iterator<T> iterator();
}

2 然后写一个类实现Iterator,即迭代器, 这个类可以是单独的一个类。在ArryayList的设计里,Itr是设计在ArrayList的内部类

    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;
        }

        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];
        }
    }

3 ArrayList 实现Iterable

    
    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }

思考

Q:使用 Iterator 这样写有什么好处呢?
A:引入Iterator后可以将遍历与实现分离开

    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    list.addAll(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
    Iterator<Integer> it = list.iterator();
	while(it.hasNext()){
		System.out.println(it.next());
	}

显然while循环并不依赖于ArraysList的实现。当API编写人员不用数组来实现ArrayList而是用其他的方式,只要能返回正确的Iterator实例,hasNext方法和next方法可以正常工作。不对上面方法做任何修改，代码都可以正常工作。对于ArrayList的调用者来说非常方便。设计模式的作用就是帮助我们编写可复用的类。所谓“可复用”就是指将类实现为“组件”，当一个组件发生改变时，不需要对其他的组件进行修改或者只需要很小的修改即可对应。这要也就理解为什么示例程序中iterator()的返回值不是、Itr而是Iterator了。

实际上新的API版本中 Iterator还有一些小细节

1 刚才我们已经可以看到我们的接口定义使用了泛型,这说明我们例子的版本已经时JDK1.5或者更新,更旧的版本我们就不讨论了。我一般看jdk1.8
3 我们可以看到每次调用ArryaList的迭代器Iterator()都会new 一个 Itr()。虽然java对象有自动回收机制。但是这里可不可以用工厂模式来获得？
4 java 8 中接口可以定义defalut方法,且接口和类通过继承来获得(接口的静态方法不能继承)。Iterator接口额外提供了e.remove() 而 Iterable接口额外提供了foreach()。最终ArrayList提供的Itr覆盖了default remove()方法。ArrayList自己覆盖了foreach()方法。

真正的API里的Iterator做了扩展

4.1 Iterator

  public interface Iterator<E> {
      boolean hasNext();

      E next();

      default void remove() {
          throw new UnsupportedOperationException("remove");
      }

      /**
       * behaves as if:
       *     while (hasNext())
        *         action.accept(next());
       * @since 1.8
       */
      default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
          Objects.requireNonNull(action);
          while (hasNext())
              action.accept(next());
      	}
  	}

4.2 Iterable

  public interface Iterable<T> {
      Iterator<T> iterator();

      default void forEach(Consumer<? super T> action) {
          Objects.requireNonNull(action);
          for (T t : this) {
              action.accept(t);
          }
      }

      default Spliterator<T> spliterator() {
          return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);
      }
  }

5 ArrayList和Iterable的继承关系 ArrayList是AbstractList的子类,AbstractList提供了两个迭代器Itr和ListItr,但是ArryList自己重新实现了这两个迭代器。在迭代器的next和remove和forEachRemaining方法中均能抛出ConcurrentModificationException异常有兴趣的可以对比下ArrayList自己的Itr和AbstractList的Itr的异同。
remove 和 next
forEachRemaining