【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

1. 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。
2. 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

1. 创建迭代器接口，定义hasNext()和next()方法
2. 创建数据容器接口，用来创建迭代器
3. 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
4. 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

UMLJava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 #include // 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