1.1 Iterator 模式
Iterator 模式用于在資料集合中按照順序周遊集合。單詞 Iterate 有反複做某件事情的醫生，漢語稱為“疊代器”。
1.2 示例程式
作用：将書放置到書架（BookShelf）上，并将書的名字按順序顯示出來。
Iterator 示例程式類圖
|| Aggregate 接口
Aggregate 接口是索要周遊的集合的接口。實作了該接口的類将成為一個可以儲存多個元素的集合，像數組一樣。Aggregate 有“使聚集”、“集合”的意思。
/**
*
* describe 生成一個用于周遊集合的疊代器
* @author xmc
* @date 2019/3/19 15:11
*/
public interface Aggregate<T> {
Iterator<T> iterator();
}
在接口中聲明的方法隻有一個 iterator 方法，該方法會生成一個用于周遊集合的疊代器。
|| Iterator 接口
Iterator 接口用于周遊集合中的元素，其作用相當于循環語句中的循環變量。下面定義了最簡單的 Iterator 接口。
/**
*
* describe 最簡單的 Iterator 接口
*/
public interface Iterator<T> {
/**
*
* describe 判斷是否存在下一個元素
* @return boolean
*/
boolean hasNext();
/**
*
* describe 傳回下一個元素的方法
*/
T next();
}
聲明兩個方法，判斷是否存在下一個元素的 hasNext 方法，和擷取下一個元素的 next 方法。
haxNext 方法傳回值是 boolean 類型，當集合中存在下一個元素時，傳回 true，反正不存在，傳回 false，即已經周遊至集合末尾。主要用于循環終止條件。
next 方法傳回的是一個泛型元素，同時還隐含着将疊代器移動至下一個元素的處理。因為 Iterator 接口隻知道方法名，具體的還是需要檢視 Iterator 實作類中的處理。
|| Book 類
Book 類是表示書的類，做的事情隻有一件-通過 getName 方法擷取書的名字。
/**
*
* describe 書 對象
* @author xmc
*/
public class Book {
private String name;
public Book(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
}
|| BookShelf 類
BookShelf 類是表示書架的類。需要将該類作為集合進行處理，是以實作了 Aggregate 接口。且還實作了 Aggregate 接口的 iterator 方法。
/**
*
* describe 書架類
* @author xmc
*/
public class BookShelf implements Aggregate<Book>{
private Book[] books;
private int last = 0;
public BookShelf(int size) {
this.books = new Book[size];
}
public Book getBookAt(int index) {
return books[index];
}
// 書架上添加書
public void appendBook(Book book) {
books[last] = book;
last++;
}
public int getLength() {
return last;
}
// 傳回疊代器
@Override
public Iterator<Book> iterator() {
return new BookShelfIterator(this);
}
public static void main(String[] args) {
BookShelf bookShelf = new BookShelf(4);
bookShelf.appendBook(new Book("Around the World in 80 Days"));
bookShelf.appendBook(new Book("Bible"));
bookShelf.appendBook(new Book("Cinderella"));
bookShelf.appendBook(new Book("Daddy-Long-Legs"));
// 擷取疊代器
Iterator<Book> iterator = bookShelf.iterator();
// 如果存在下一個，則會一直循環
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next().getName());
}
}
}
書架中定義了 books 字段，它是 Book 類型的數組。在構造器中初始化數組大小。
iterator 方法會生成并傳回 BookShelfIterator 類的執行個體作為 BookShelf 類對應的 Iterator。
|| BookShelfIterator 類
用于周遊書架的 BookShelfIterator 類。
public class BookShelfIterator implements Iterator<Book>{
private BookShelf bookShelf;
private int index;
public BookShelfIterator(BookShelf bookShelf) {
this.bookShelf = bookShelf;
this.index = 0;
}
/**
*
* describe 判斷是否存在下一個元素
* @return boolean
*/
@Override
public boolean hasNext() {
return (index < bookShelf.getLength());
}
/**
*
* describe 傳回下一個元素的方法
* @return T
*/
@Override
public Book next() {
// 取出目前指向的書，同時令 index 指向下一個
Book book = bookShelf.getBookAt(index);
// 讓疊代器指向下一本書位置
index++;
return book;
}
}
因為BookShelfIterator 類需要發揮 Iterator 的作用，是以它實作了 Iterator 接口。
bookShefl 字段表示 BookShelfIterator 所要周遊的書架。index 字段表示疊代器目前所指向的書的下标。
hasNext 方法将會判斷書架中還有沒有下一本書，如果有就傳回 true，沒有傳回 false。可以通過比較 index 和書架中書的總數來判斷。
next 方法會傳回疊代器目前所指向的書，并讓疊代器指向下一本書位置。
|| Main 類
我們使用 Main 類來制作一個小書架。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
BookShelf bookShelf = new BookShelf(4);
bookShelf.appendBook(new Book("Around the World in 80 Days"));
bookShelf.appendBook(new Book("Bible"));
bookShelf.appendBook(new Book("Cinderella"));
bookShelf.appendBook(new Book("Daddy-Long-Legs"));
// 擷取疊代器
Iterator<Book> iterator = bookShelf.iterator();
// 如果存在下一個，則會一直循環
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next().getName());
}
}
}
while 部分就是 it.hasNext()，隻要書架上有書，循環就不會停止。
Around the World in 80 Days
Bible
Cinderella
Daddy-Long-Legs
1.3 Iterator 模式中登場的角色
-
Iterator （疊代器）
該角色負責定義按順序逐個周遊元素的接口（API）。在示例中，由 Iterator 接口扮演這個角色，定義了 hasNext 和 next 方法。其中，hasNext 方法用于判斷是否存在下一個元素，next 方法則用于擷取該元素。
-
ConcreateIterator（具體的疊代器）
該角色負責實作 Iterator 角色所定義的接口（API）。在示例程式中，由 BookShelfIterator 類扮演在這個角色。該角色中包含了周遊集合所必須的資訊。
-
Aggregate （集合）
該角色負責定義建立 Iterator 角色的接口（API）。這個接口是一個方法，會建立出“按順序通路儲存在我内部元素”的對象。在示例程式中，由 Aggregate 接口扮演這個角色，它定義了 iterator 方法。
-
ConcreteAggregate （具體的集合）
該角色負責實作 Aggregate 角色所定義的接口。它會建立出具體的 Iterator 角色，即 ConcreteIterator 角色。在示例程式中，由 BookShelf 類扮演這個角色，它實作了 iterator 方法。
Iterator （疊代器）模式
Iterator 模式的類圖
1.4 拓展思路要點
|| 不管實作如何變化，都可以使用 Iterator
為什麼一定要引入 Iterator 這個複雜的設計模式？如果是數組，直接 for 循環進行周遊不就可以了麼？為什麼要在集合之外引入 Iterator 這個角色呢？
一個重要的原因，引入 Iterator 後可以将周遊與實作分離出來。
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next().getName());
}
這裡隻使用了 Iterator 的 hasNext 和 next 方法，并沒有調用 BookShelf 的方法。也就是說，這裡的 While 循環并不依賴于 BookShelf 的實作。
如果編寫 BookShelf 的開發人員決定放棄用數組來管理書本，而使用 ArrayList 會怎麼樣？不管 BookShelf 如何變化，隻要 BookShelf 的 iterator 方法能正确的傳回 Iterator 執行個體，即使不對 while 循環做修改，代碼都可以正常工作。這對 BookShelf 的調用者來說真是太友善了。
設計模式的作用就是幫助我們編寫可複用的類。所謂的“可複用”，就是指将類實作為“元件”，當一個元件發生改變時，不需要對其他的元件進行修改或是隻需要很小的修改即可應對。
這樣也就能了解為什麼示例程式中 iterator 方法的傳回值不是 BookSheflIterator 類型而是 Iterator 類型了。這段程式就是要使用 Iterator 的方法進行程式設計，而不是 BookShelfIterator 的方法。
|| 難以了解抽象類和接口
難以了解抽象類和接口的人常使用 ConcreteAggregate 角色和 ConcreteIterator 角色程式設計，而不使用 Aggregate 接口和 Iterator 接口，總想用具體的類來解決所有問題。
但是如果隻使用具體的類來解決問題，很容易導緻類之間的強耦合，這些類也難以作為元件被再次利用。為了弱化類之間的耦合，進而使得類更加容易作為元件被再次利用，我們需要引入抽象類和接口。
“不要隻使用具體的類來程式設計，要優先使用抽象類和接口來程式設計”。
|| Aggregate 和 Iterator 的對應
BookShelfIterator 類知道 BookShelf 類是如何實作的。這樣，我們才知道如何來擷取下一本數的 getBookAt 方法。也就是說，如果BookShelf 的實作發生了改變，即 getBookAt 方法這個接口（API）發生變化時，我們必須修改 BookShelfIterator 類。
正如 Aggregate 和 Iterator 這兩個接口是對應的一樣，ConcreteAggregate 和 ConcreteIterator 這兩個類也是對應的。
|| 多種 Iterator
“将周遊功能置于 Aggregate 角色之外” 是 Iterator 模式的一個特征，可以根據一個 ConcreteAggregate 角色編寫多個 ConcreteIterator 角色。
在示例程式中展示的 Iterator 類隻是簡答地從前向後周遊集合。還可以有其他的周遊方式。
- 從後向前周遊
- 既可以從前向後周遊，也可以從後向前周遊（next 和 previous 方法）
- 指定下标進行“跳躍式”周遊