疊代器模式

關注

資料周遊

,且分離資料與疊代器，實作解耦

一、需求

編寫程式展示一個學校院系結構：需求是這樣，要在一個頁面中展示出學校的院系組成，一個學校有多個學院，一個學院有多個系。如圖：

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二、傳統的設計方案(類圖)

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三、傳統的方式的問題分析

1)将學院看做是學校的子類，系是學院的子類，這樣實際上是站在

組織大小

來進行分層次的

2)實際上我們的要求是：在一個頁面中展示出學校的院系組成，一個學校有多個學院，一個學院有多個系，是以這種方案，不能很好實作的

周遊的操作

3)解決方案：=>

疊代器模式

四、疊代器模式基本介紹

基本介紹

1) 疊代器模式 （Iterator Pattern）是常用的設計模式，屬于 行為型模式 2)如果我們的 集合元素是用不同的方式實作的 ，有數組，還有 java 的集合類，或者還有其他方式，當用戶端要 周遊這些集合元素
的時候就要使用多種周遊方式，而且還會暴露元素的内部結構，可以考慮使用疊代器模式解決。

3)疊代器模式，提供一種周遊集合元素的統一接口，用一緻的方法周遊集合元素，不需要知道集合對象的底層表示，即：不暴露其内部的結構。

原理類圖

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對原理類圖的說明-即(疊代器模式的角色及職責)

1)Iterator ：疊代器接口，是系統提供，含義 hasNext(), next(), remove()

2)ConcreteIterator : 具體的疊代器類，管理疊代

3)Aggregate : 一個統一的聚合接口，将用戶端和具體聚合解耦

4)ConcreteAggreage : 具體的聚合持有對象集合，并提供一個方法，傳回一個疊代器，該疊代器可以正确周遊集合

5)Client : 用戶端，通過 Iterator 和 Aggregate 依賴子類

五、疊代器模式應用執行個體

1)應用執行個體要求

編寫程式展示一個學校院系結構：需求是這樣，要在一個頁面中展示出學校的院系組成，一個學校有多個學院，一個學院有多個系。

2)設計思路分析

Iterator：輸出的方式，周遊方式

College：真正需要周遊的集合，資料

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3)代碼實作

主函數

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //建立學院
        List<College> collegeList = new ArrayList<College>();

        ComputerCollege computerCollege = new ComputerCollege(); 
        InfoCollege infoCollege = new InfoCollege();

        collegeList.add(computerCollege);
        //collegeList.add(infoCollege);


        OutPutImpl outPutImpl = new OutPutImpl(collegeList); 
        outPutImpl.printCollege();
    }
}

College學院接口

//College學院接口
public interface College {
    //擷取學院名
    public String getName();

    //增加系的方法
    public void addDepartment(String name, String desc);

    //傳回一個疊代器,周遊
    public Iterator	createIterator();
}

ComputerCollege計算機學院

//計算機學院
public class ComputerCollege implements College {
    Department[] departments;
    int numOfDepartment = 0 ;// 儲存目前數組的對象個數
    
    public ComputerCollege() { 
        departments = new Department[5];
        addDepartment("Java 專業", " Java 專業  ");
        addDepartment("PHP 專業", " PHP 專業  ");
        addDepartment("大資料專業", "  大資料專業 ");
    }

    @Override
    public String getName() {
        return "計算機學院";
    }

    @Override
    public void addDepartment(String name, String desc) {
        Department department = new Department(name, desc); 
        departments[numOfDepartment] = department; 
        numOfDepartment += 1;
    }

    @Override
    public Iterator createIterator() {
        return new ComputerCollegeIterator(departments);
    }
}

ComputerCollegeIterator

public class ComputerCollegeIterator implements Iterator {
    //這裡我們需要 Department  是以怎樣的方式存放=>數組
    Department[] departments;
    int position = 0; //周遊的位置

    //構造器
    public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) { 
        this.departments = departments;
    }

    //判斷是否還有下一個元素 
    @Override
    public boolean hasNext() {
        // TODO Auto-generated method stub
        if(position >= departments.length || departments[position] == null) { 
            return false;
        }else {
            return true;
        }
    }

    @Override
    public Object next() {
        Department department = departments[position]; 
        position += 1;
        return department;
    }

    //删除的方法，預設空實作
    public void remove() {}

}

Department

//系
@Data
public class Department {
    private String name; 
    private String desc;
    
    public Department(String name, String desc) {
        super();
        this.name = name; 
        this.desc = desc;
    }
}

InfoColleageIterator

public class InfoColleageIterator implements Iterator {
    List<Department> departmentList; //  資訊工程學院是以 List 方式存放系
    int index = -1;//索引

    public InfoColleageIterator(List<Department> departmentList) { 
        this.departmentList = departmentList;
    }

    //判斷 list 中還有沒有下一個元素
    @Override
    public boolean hasNext() {
        if(index >= departmentList.size() - 1) {
            return false;
        } else {
            index += 1; 
            return true;
        }
    }

    @Override
    public Object next() {
        return departmentList.get(index);
    }

    // 空 實 現 
    remove public void remove() {}
}

InfoCollege

public class InfoCollege implements College {
    List<Department> departmentList;
    
    public InfoCollege() {
        departmentList = new ArrayList<Department>();
        addDepartment("資訊安全專業", " 資訊安全專業 "); 
        addDepartment("網絡安全專業", " 網絡安全專業 ");
        addDepartment("伺服器安全專業", "  伺服器安全專業 ");
    }

    @Override
    public String getName() {
        return "資訊工程學院";
    }

    @Override
    public void addDepartment(String name, String desc) {
        Department department = new Department(name, desc);
        departmentList.add(department);
    }

    @Override
    public Iterator createIterator() {
        return new InfoColleageIterator(departmentList);
    }
}

OutPutImpl

public class OutPutImpl {
    //學院集合
    List<College> collegeList;
    
    public OutPutImpl(List<College> collegeList) {
        this.collegeList = collegeList;
    }
    
    //周遊所有學院,然後調用 printDepartment  輸出各個學院的系
    public void printCollege() {
        //從 collegeList 取出所有學院, Java 中的 List 已經實作 Iterator 
        Iterator<College> iterator = collegeList.iterator();
        while(iterator.hasNext()) {
            //取出一個學院
            College college = iterator.next();
            System.out.println("=== "+college.getName() +"=====" ); 
            printDepartment(college.createIterator()); //得到對應疊代器
        }
    }

    //輸出 學院輸出 系
    public void printDepartment(Iterator iterator) { 
        while(iterator.hasNext()) {
            Department d = (Department)iterator.next(); 
            System.out.println(d.getName());
        }
    }
    
}

六、疊代器模式的注意事項和細節

優點

提供一個 統一的方法周遊對象 ，客戶不用再考慮聚合的類型，使用一種方法就可以周遊對象了。

2)隐藏了聚合的内部結構，用戶端要周遊聚合的時候隻能取到疊代器，而不會知道聚合的具體組成。

3)提供了一種設計思想，就是一個類應該隻有一個引起變化的原因（叫做單一責任原則）。在聚合類中，我們把疊代器分開，就是

要把管理對象集合和周遊對象集合的責任分開

，這樣一來集合改變的話，隻影響到聚合對象。而如果周遊方式改變的話，隻影響到了疊代器。

4)當要展示一組相似對象，或者

周遊

一組相同對象時使用, 适合使用疊代器模式

缺點

每個聚合對象都要一個疊代器，會生成多個疊代器不好管理類

觀察者模式

關注

一對多的訂閱形式

，分離觀察者(訂閱者)和資料提供者，實作解耦

一、天氣預報項目需求,具體要求如下：

1)氣象站可以将每天測量到的溫度，濕度，氣壓等等以公告的形式釋出出去(比如釋出到自己的網站或第三方)。

2)需要設計開放型 API，便于其他第三方也能接入氣象站擷取資料。

3)提供溫度、氣壓和濕度的接口

4)測量資料更新時，要能實時的通知給第三方

二、普通方案

傳統的設計方案

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代碼實作

WeatherData主動推送的方式

CurrentConditions了解為應用網址

主函數：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //建立接入方 currentConditions
        CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
        //建立 WeatherData 并将 接入方 currentConditions 傳遞到 WeatherData 中
        WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);

        //更新天氣情況
        weatherData.setData(30, 150, 40);
        //天氣情況變化
        System.out.println("============天氣情況變化=============");
        weatherData.setData(40, 160, 20);
    }
}

CurrentConditions：

/**
*	顯示目前天氣情況（可以了解成是氣象站自己的網站）
*	@author Administrator
*
*/
public class CurrentConditions {
    // 溫度，氣壓，濕度
    private float temperature; 
    private float pressure; 
    private float humidity;

    //更新 天氣情況，是由 WeatherData 來調用，我使用推送模式
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) { 
        this.temperature = temperature;
        this.pressure = pressure; 
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    //顯示
    public void display() {
        System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
        System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
        System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
    }
    
}

WeatherData：

/**
*	類是核心
*	1. 包含最新的天氣情況資訊
*	2. 含有 CurrentConditions 對象
*	3.  當資料有更新時，就主動的調用	CurrentConditions 對象 update 方法(含 display),  這樣他們（接入方）就看到最新的資訊
*	@author Administrator
*
*/
public class WeatherData { 
    private float temperatrue; 
    private float pressure; 
    private float humidity;
    //加入新的第三方
    private CurrentConditions currentConditions;
    
    public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) { 
        this.currentConditions = currentConditions;
    }

    public float getTemperature() { 
        return temperatrue;
    }

    public float getPressure() { 
        return pressure;
    }

    public float getHumidity() { 
        return humidity;
    }

    public void dataChange() {
        //調用 接入方的 update
        currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
    }

    //當資料有更新時，就調用 setData
    public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) { 
        this.temperatrue = temperature;
        this.pressure = pressure; 
        this.humidity = humidity;
        //調用 dataChange， 将最新的資訊 推送給 接入方 currentConditions
        dataChange();
    }
    
}

問題分析

1)其他第三方接入氣象站擷取資料的問題

無法在運作時動态的添加第三方 (新浪網站)

3)違反 ocp 原則=>

觀察者模式

//在 WeatherData 中，當增加一個第三方，都需要建立一個對應的第三方的公告闆對象，并加入到 dataChange, 不利于維護，也不是動态加入
public void dataChange() {
    currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
}

三、觀察者模式原理

觀察者模式類似訂牛奶業務

1)奶站/氣象局：Subject

2)使用者/第三方網站：Observer （觀察者）

Subject：登記注冊、移除和通知 ---->相當于上面的WeatherData

1)registerObserver：注冊

2)removeObserver：移除

3)notifyObservers() 通知所有的注冊的使用者，根據不同需求，可以是更新資料，讓使用者來取，也可能是實施推送，看具體需求定

Observer：接收輸入（觀察者）
觀察者模式：

對象之間
多對一依賴 的一種設計方案，被依賴的對象為 Subject，依賴的對象為 Observer，Subject通知 Observer 變化, 比如這裡的奶站是 Subject，是 1 的一方。使用者時 Observer，是多的一方。

四、觀察者模式解決天氣預報需求

1、類圖說明

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2、代碼實作

BaiduSite

public class BaiduSite implements Observer {
    // 溫度，氣壓，濕度
    private float temperature; 
    private float pressure; 
    private float humidity;

    //  更新  天氣情況，是由  WeatherData  來調用，我使用推送模式
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
        this.temperature = temperature;
        this.pressure = pressure; 
        this.humidity = humidity; 
        display();
    }

    // 顯 示
    public void display() {
        System.out.println("===百度網站====");
        System.out.println("***百度網站 氣溫 : " + temperature + "***");
        System.out.println("***百度網站 氣壓: " + pressure + "***");
        System.out.println("***百度網站 濕度: " + humidity + "***");
    }
}

主函數

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //建立一個 WeatherData
        WeatherData weatherData = new WeatherData();

        //建立觀察者
        CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
        BaiduSite baiduSite = new BaiduSite();

        // 注 冊 到 weatherData 
        weatherData.registerObserver(currentConditions); 
        weatherData.registerObserver(baiduSite);

        //測試                                                         
        System.out.println("通知各個注冊的觀察者, 看看資訊");
        weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
        weatherData.removeObserver(currentConditions);
        
        System.out.println("==========================");
        
        //測試
        System.out.println("通知各個注冊的觀察者, 看看資訊"); 
        weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
    }
}

CurrentConditions

public class CurrentConditions implements Observer {
    // 溫度，氣壓，濕度
    private float temperature;
    private float pressure; 
    private float humidity;

    // 更新 天氣情況，是由 WeatherData 來調用，我使用推送模式
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity) { 
        this.temperature = temperature;
        this.pressure = pressure; 
        this.humidity = humidity; 
        display();
    }

    // 顯 示
    public void display() {
        System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***"); 
        System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
        System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
    }
    
}

Observer

//觀察者接口，有觀察者來實作 
public interface Observer {
    public void update(float temperature, float pressure, float humidity);
}

Subject

//接口, 讓 WeatherData 來實作
public interface Subject {
    public void registerObserver(Observer o); 
    public void removeObserver(Observer o); 
    public void notifyObservers();
}

WeatherData

/**
*	類是核心
*	1. 包含最新的天氣情況資訊
*	2. 含有 觀察者集合，使用 ArrayList 管理
*	3.  當資料有更新時，就主動的調用	ArrayList, 通知所有的（接入方）就看到最新的資訊
*	@author Administrator
*
*/
@Data
public class WeatherData implements Subject { 
    private float temperatrue;
    private float pressure;
    private float humidity;
    //觀察者集合
    private ArrayList<Observer> observers;
    
    //加入新的第三方
    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList<Observer>();
    }

    public void dataChange() {
        //調用 接入方的 update
        notifyObservers();
    }

    //當資料有更新時，就調用 setData
    public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) { 
        this.temperatrue = temperature;
        this.pressure = pressure; 
        this.humidity = humidity;
        //調用 dataChange， 将最新的資訊 推送給 接入方 currentConditions
        dataChange();
    }

    //注冊一個觀察者 
    @Override
    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }

    //移除一個觀察者 
    @Override
    public void removeObserver(Observer o) {
        if(observers.contains(o)) {
            observers.remove(o);
        }
    }
    
    //周遊所有的觀察者，并通知 
    @Override
    public void notifyObservers() {
        //周遊集合
        for(int i = 0; i < observers.size(); i++) {
            //根據每個訂閱的觀察者對應的資料
            observers.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);
        }
    }
}

3、觀察者模式的好處

1)觀察者模式設計後，會以集合的方式來管理使用者(Observer)，包括注冊，移除和通知。

2)這樣，我們
增加觀察者( 這裡可以了解成一個新的公告闆)，就 不需要去修改核心類 WeatherData 不會修改代碼 ，遵守了 ocp 原則。

Day318.疊代器模式&觀察者模式 -Java設計模式疊代器模式觀察者模式

疊代器模式

一、需求

二、傳統的設計方案(類圖)

三、傳統的方式的問題分析

四、疊代器模式基本介紹

五、疊代器模式應用執行個體

六、疊代器模式的注意事項和細節

觀察者模式

一、天氣預報項目需求,具體要求如下：

二、普通方案

三、觀察者模式原理

四、觀察者模式解決天氣預報需求

1、類圖說明

2、代碼實作

3、觀察者模式的好處

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疊代器模式

一、需求

二、傳統的設計方案(類圖)

三、傳統的方式的問題分析

四、疊代器模式基本介紹

五、疊代器模式應用執行個體

六、疊代器模式的注意事項和細節

觀察者模式

一、天氣預報項目需求,具體要求如下：

二、 普通方案

三、 觀察者模式原理

四、觀察者模式解決天氣預報需求

1、 類圖說明

2、代碼實作

3、觀察者模式的好處

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二、普通方案

三、觀察者模式原理

1、類圖說明