迭代器模式
关注
数据遍历
,且分离数据与迭代器,实现解耦
一、需求
编写程序展示一个学校院系结构:需求是这样,要在一个页面中展示出学校的院系组成,一个学校有多个学院, 一个学院有多个系。如图:
二、传统的设计方案(类图)
三、传统的方式的问题分析
1)将学院看做是学校的子类,系是学院的子类,这样实际上是站在
组织大小
来进行分层次的
2)实际上我们的要求是 :在一个页面中展示出学校的院系组成,一个学校有多个学院,一个学院有多个系, 因此这种方案,不能很好实现的
遍历的操作
3)解决方案:=>
迭代器模式
四、迭代器模式基本介绍
- 基本介绍
1)(Iterator Pattern)是常用的设计模式,属于
迭代器模式
2)如果我们的
行为型模式
,有数组,还有 java 的集合类,或者还有其他方式,当客户端要
集合元素是用不同的方式实现的
遍历这些集合元素
的时候就要使用多种遍历方式,而且还会暴露元素的内部结构,可以考虑使用迭代器模式解决。
3)迭代器模式,提供一种遍历集合元素的统一接口,用一致的方法遍历集合元素,不需要知道集合对象的底层表示,即:不暴露其内部的结构。
- 原理类图
- 对原理类图的说明-即(迭代器模式的角色及职责)
1)Iterator : 迭代器接口,是系统提供,含义 hasNext(), next(), remove()
2)ConcreteIterator : 具体的迭代器类,管理迭代
3)Aggregate : 一个统一的聚合接口, 将客户端和具体聚合解耦
4)ConcreteAggreage : 具体的聚合持有对象集合, 并提供一个方法,返回一个迭代器, 该迭代器可以正确遍历集合
5)Client : 客户端, 通过 Iterator 和 Aggregate 依赖子类
五、迭代器模式应用实例
1)应用实例要求
编写程序展示一个学校院系结构:需求是这样,要在一个页面中展示出学校的院系组成,一个学校有多个学院, 一个学院有多个系。
2)设计思路分析
Iterator:输出的方式,遍历方式
College:真正需要遍历的集合,数据
3)代码实现
主函数
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建学院
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学院接口
//College学院接口
public interface College {
//获取学院名
public String getName();
//增加系的方法
public void addDepartment(String name, String desc);
//返回一个迭代器,遍历
public Iterator createIterator();
}
ComputerCollege计算机学院
//计算机学院
public class ComputerCollege implements College {
Department[] departments;
int numOfDepartment = 0 ;// 保存当前数组的对象个数
public ComputerCollege() {
departments = new Department[5];
addDepartment("Java 专业", " Java 专业 ");
addDepartment("PHP 专业", " PHP 专业 ");
addDepartment("大数据专业", " 大数据专业 ");
}
@Override
public String getName() {
return "计算机学院";
}
@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 {
//这里我们需要 Department 是以怎样的方式存放=>数组
Department[] departments;
int position = 0; //遍历的位置
//构造器
public ComputerCollegeIterator(Department[] departments) {
this.departments = departments;
}
//判断是否还有下一个元素
@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,默认空实现
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; // 信息工程学院是以 List 方式存放系
int index = -1;//索引
public InfoColleageIterator(List<Department> departmentList) {
this.departmentList = departmentList;
}
//判断 list 中还有没有下一个元素
@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 实 现
remove public void remove() {}
}
InfoCollege
public class InfoCollege implements College {
List<Department> departmentList;
public InfoCollege() {
departmentList = new ArrayList<Department>();
addDepartment("信息安全专业", " 信息安全专业 ");
addDepartment("网络安全专业", " 网络安全专业 ");
addDepartment("服务器安全专业", " 服务器安全专业 ");
}
@Override
public String getName() {
return "信息工程学院";
}
@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 {
//学院集合
List<College> collegeList;
public OutPutImpl(List<College> collegeList) {
this.collegeList = collegeList;
}
//遍历所有学院,然后调用 printDepartment 输出各个学院的系
public void printCollege() {
//从 collegeList 取出所有学院, Java 中的 List 已经实现 Iterator
Iterator<College> iterator = collegeList.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
//取出一个学院
College college = iterator.next();
System.out.println("=== "+college.getName() +"=====" );
printDepartment(college.createIterator()); //得到对应迭代器
}
}
//输出 学院输出 系
public void printDepartment(Iterator iterator) {
while(iterator.hasNext()) {
Department d = (Department)iterator.next();
System.out.println(d.getName());
}
}
}
六、迭代器模式的注意事项和细节
- 优点
- 提供一个
,客户不用再考虑聚合的类型,使用一种方法就可以遍历对象了。统一的方法遍历对象
2)隐藏了聚合的内部结构,客户端要遍历聚合的时候只能取到迭代器,而不会知道聚合的具体组成。
3)提供了一种设计思想,就是一个类应该只有一个引起变化的原因(叫做单一责任原则)。在聚合类中,我们把迭代器分开,就是
要把管理对象集合和遍历对象集合的责任分开
, 这样一来集合改变的话,只影响到聚合对象。而如果遍历方式改变的话,只影响到了迭代器。
4)当要展示一组相似对象,或者
遍历
一组相同对象时使用, 适合使用迭代器模式
- 缺点
每个聚合对象都要一个迭代器,会生成多个迭代器不好管理类
观察者模式
关注
一对多的订阅形式
,分离观察者(订阅者)和数据提供者,实现解耦
一、天气预报项目需求,具体要求如下:
1)气象站可以将每天测量到的温度,湿度,气压等等以公告的形式发布出去(比如发布到自己的网站或第三方)。
2)需要设计开放型 API,便于其他第三方也能接入气象站获取数据。
3)提供温度、气压和湿度的接口
4)测量数据更新时,要能实时的通知给第三方
二、 普通方案
- 传统的设计方案
- 代码实现
WeatherData主动推送的方式
CurrentConditions理解为应用网址
主函数:
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建接入方 currentConditions
CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
//创建 WeatherData 并将 接入方 currentConditions 传递到 WeatherData 中
WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);
//更新天气情况
weatherData.setData(30, 150, 40);
//天气情况变化
System.out.println("============天气情况变化=============");
weatherData.setData(40, 160, 20);
}
}
CurrentConditions:
/**
* 显示当前天气情况(可以理解成是气象站自己的网站)
* @author Administrator
*
*/
public class CurrentConditions {
// 温度,气压,湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
//更新 天气情况,是由 WeatherData 来调用,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();
}
//显示
public void display() {
System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
}
}
WeatherData:
/**
* 类是核心
* 1. 包含最新的天气情况信息
* 2. 含有 CurrentConditions 对象
* 3. 当数据有更新时,就主动的调用 CurrentConditions 对象 update 方法(含 display), 这样他们(接入方)就看到最新的信息
* @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() {
//调用 接入方的 update
currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
}
//当数据有更新时,就调用 setData
public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperatrue = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
//调用 dataChange, 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
dataChange();
}
}
- 问题分析
1)其他第三方接入气象站获取数据的问题
2)
无法在运行时动态的添加第三方 (新浪网站)
3)违反 ocp 原则=>
观察者模式
//在 WeatherData 中,当增加一个第三方,都需要创建一个对应的第三方的公告板对象,并加入到 dataChange, 不利于维护,也不是动态加入
public void dataChange() {
currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
}
三、 观察者模式原理
- 观察者模式类似订牛奶业务
1)奶站/气象局:Subject
2)用户/第三方网站:Observer (观察者)
- Subject:登记注册、移除和通知 ---->相当于上面的WeatherData
1)registerObserver: 注 册
2)removeObserver: 移 除
3)notifyObservers() 通知所有的注册的用户,根据不同需求,可以是更新数据,让用户来取,也可能是实施推送, 看具体需求定
- Observer:接收输入(观察者)
-
观察者模式:
对象之间
的一种设计方案,被依赖的对象为 Subject,依赖的对象为 Observer,Subject通知 Observer 变化, 比如这里的奶站是 Subject,是 1 的一方。用户时 Observer,是多的一方。多对一依赖
四、观察者模式解决天气预报需求
1、 类图说明
2、代码实现
BaiduSite
public class BaiduSite implements Observer {
// 温度,气压,湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
// 更新 天气情况,是由 WeatherData 来调用,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();
}
// 显 示
public void display() {
System.out.println("===百度网站====");
System.out.println("***百度网站 气温 : " + temperature + "***");
System.out.println("***百度网站 气压: " + pressure + "***");
System.out.println("***百度网站 湿度: " + humidity + "***");
}
}
主函数
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建一个 WeatherData
WeatherData weatherData = new WeatherData();
//创建观察者
CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
BaiduSite baiduSite = new BaiduSite();
// 注 册 到 weatherData
weatherData.registerObserver(currentConditions);
weatherData.registerObserver(baiduSite);
//测试
System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
weatherData.removeObserver(currentConditions);
System.out.println("==========================");
//测试
System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息");
weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
}
}
CurrentConditions
public class CurrentConditions implements Observer {
// 温度,气压,湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
// 更新 天气情况,是由 WeatherData 来调用,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();
}
// 显 示
public void display() {
System.out.println("***Today mTemperature: " + temperature + "***");
System.out.println("***Today mPressure: " + pressure + "***");
System.out.println("***Today mHumidity: " + humidity + "***");
}
}
Observer
//观察者接口,有观察者来实现
public interface Observer {
public void update(float temperature, float pressure, float humidity);
}
Subject
//接口, 让 WeatherData 来实现
public interface Subject {
public void registerObserver(Observer o);
public void removeObserver(Observer o);
public void notifyObservers();
}
WeatherData
/**
* 类是核心
* 1. 包含最新的天气情况信息
* 2. 含有 观察者集合,使用 ArrayList 管理
* 3. 当数据有更新时,就主动的调用 ArrayList, 通知所有的(接入方)就看到最新的信息
* @author Administrator
*
*/
@Data
public class WeatherData implements Subject {
private float temperatrue;
private float pressure;
private float humidity;
//观察者集合
private ArrayList<Observer> observers;
//加入新的第三方
public WeatherData() {
observers = new ArrayList<Observer>();
}
public void dataChange() {
//调用 接入方的 update
notifyObservers();
}
//当数据有更新时,就调用 setData
public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperatrue = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
//调用 dataChange, 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
dataChange();
}
//注册一个观察者
@Override
public void registerObserver(Observer o) {
observers.add(o);
}
//移除一个观察者
@Override
public void removeObserver(Observer o) {
if(observers.contains(o)) {
observers.remove(o);
}
}
//遍历所有的观察者,并通知
@Override
public void notifyObservers() {
//遍历集合
for(int i = 0; i < observers.size(); i++) {
//根据每个订阅的观察者对应的数据
observers.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);
}
}
}
3、观察者模式的好处
1)观察者模式设计后,会以集合的方式来管理用户(Observer),包括注册,移除和通知。
2)这样,我们
这里可以理解成一个新的公告板),就
增加观察者(
, 遵守了 ocp 原则。
不需要去修改核心类 WeatherData 不会修改代码