设计模式 ( 十四 ) 迭代器模式Iterator（对象行为型）

  设计模式 ( 十四 ) 迭代器模式Iterator（对象行为型）

1.概述

类中的面向对象编程封装应用逻辑。类，就是实例化的对象，每个单独的对象都有一个特定的身份和状态。单独的对象是一种组织代码的有用方法，但通常你会处理一组对象或者集合。

集合不一定是均一的。图形用户界面框架中的 Window 对象可以收集任意数量的控制对象 － Menu、Slider 和 Button。并且，集合的实现可以有多种方式：PHP 数字是一个集合，但也是一个散列表，一个链接列表，一个堆栈以及队列。

例子1：电视遥控器的频道遍历

2.问题

如何操纵任意的对象集合？ 

如一个列表(List)或者一个集合(Set)，我们又如何提供一种方法来让别人可以访问它的元素，而又不需要暴露它的内部结构？

3.解决方案

迭代器模式：使用迭代器模式来提供对聚合对象的统一存取，即提供一个外部的迭代器来对聚合对象进行访问和遍历 , 而又不需暴露该对象的内部结构。又叫做游标（Cursor）模式 。
你可能没有意识到这一点，但你每天都在使用迭代器模式 。
如在PHP开发中，它潜藏在 PHP 的数组类型和各种数组操作函数中。（其实，给你一些固有类的数组的组合和一群用这些固有类工作的可变函数，你将不得不使用这些数组来处理对象集合。这是在 PHP 中的本地数组迭代：

1. $test  =  array(‘one’,  ‘two’,  ‘three’);
2. $output  =  ‘’; reset($test);
3. do  {
4. $output  .=  current($test);
5. }  while  (next($test));
6. echo  $output;  //  produces  ‘onetwothree’

reset() 函数将迭代重新转到数组的开始；current() 返回当前元素的值；next() 则前进至数组中的下一个元素并返回新的 current() 值。当你超出数组的最后一个元素时，next() 返回 false。使用这些迭代方法，PHP 数组的内部实现就与你不相关了。

迭代器结合了封装和多态的面向对象程序设计原理。使用迭代器，你可以对集合中的对象进行操作，而无需专门了解集合如何显现或者集合包含什么（对象的种类）。迭代器提供了不同固定迭代实现的统一接口，它完全包含了如何操纵特定集合的详细信息，包括显示哪些项（过滤）及其显示顺序(排序)。

4.适用性

迭代器模式可用来：

• 访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。
• 需要为聚合对象提供多种遍历方式。
• 为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口 (即, 支持多态迭代)

5.结构

结构上可以看出，迭代器模式在客户与容器之间加入了迭代器角色。迭代器角色的加入，就可以很好的避免容器内部细节的暴露，而且也使得设计符号“单一职责原则”。

注意，在迭代器模式中，具体迭代器角色和具体容器角色是耦合在一起的——遍历算法是与容器的内部细节紧密相关的。为了使客户程序从与具体迭代器角色耦合的困境中脱离出来，避免具体迭代器角色的更换给客户程序带来的修改，迭代器模式抽象了具体迭代器角色，使得客户程序更具一般性和重用性。这被称为多态迭代。

6.模式的组成

抽象迭代器(Iterator): 迭代器定义访问和遍历元素的接口。
具体迭代器(ConcreteIterator):  具体迭代器实现迭代器Iterator接口。对该聚合遍历时跟踪当前位置。
抽象聚合类(Aggregate): 聚合定义创建相应迭代器对象的接口。
具体聚合类(ConcreteAggregate): 体聚合实现创建相应迭代器的接口，该操作返回ConcreteIterator的一个适当的实例。

7.效果

•迭代器模式的作用：

1 ) 它支持以不同的方式遍历一个聚合对象 ： 复杂的聚合可用多种方式进行遍历。迭代器模式使得改变遍历算法变得很容易 : 仅需用一个不同的迭代器的实例代替原先的实例即可。你也可以自己定义迭代器的子类以支持新的遍历。
2) 迭代器简化了聚合的接口 有了迭代器的遍历接口，聚合本身就不再需要类似的遍历接口了。这样就简化了聚合的接口。
3) 在同一个聚合上可以有多个遍历 每个迭代器保持它自己的遍历状态。因此你可以同时进行多个遍历。

4）在迭代器模式中，增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码，满足“开闭原则”的要求。

迭代器模式的缺点

由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离，增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类，类的个数成对增加，这在一定程度上增加了系统的复杂性。

8.实现

我们直接实现spl的iterator：

1. <?php
2. /**
3. * 具体迭代器(ConcreteIterator):  具体迭代器实现迭代器Iterator接口。对该聚合遍历时跟踪当前位置。
4. */
5. class  ConcreteIterator implements  Iterator {
6. protected $_key;
7. protected $_collection;
8. public function __construct($collection){
9. $this->_collection = $collection;
10. $this->_key = 0;
11. }
12. public function rewind(){
13. $this->_key = 0;
14. }
15. public function valid(){
16. return isset($this->_collection[$this->_key]);
17. }
18. public function key(){
19. return $this->_key;
20. }
21. public function current(){
22. return $this->_collection[$this->_key];
23. }
24. public function next(){
25. return ++$this->_key;
26. }
27. }
28. /**
29. * 具体聚合类(ConcreteAggregate):
30. */
31. class ConcreteAggregate implements IteratorAggregate{
32. protected $_arr;
33. public function __construct($array){
34. $this->_arr = $array;
35. }
36. public function getIterator(){
37. return new    ConcreteIterator($this->_arr);
38. }
39. }
40. $_collectionay = array(1,2,3,3,4);
41. $it = new ConcreteIterator($_collectionay);
42. foreach($it as $key=>$value){
43. echo $key.':'.$value.'<br/>';
44. }

9.与其他相关模式

Composite ：迭代器常被应用到象复合这样的递归结构上。
Factory Method：多态迭代器靠Factory Method来例化适当的迭代器子类。
Memento：常与迭代器模式一起使用。迭代器可使用一个 Memento来捕获一个迭代的状态。迭代器在其内部存储Memento。

10.总结与分析

1）聚合是一个管理和组织数据对象的数据结构。

2）聚合对象主要拥有两个职责：一是存储内部数据；二是遍历内部数据。

3）存储数据是聚合对象最基本的职责。

4）将遍历聚合对象中数据的行为提取出来，封装到一个迭代器中，通过专门的迭代器来遍历聚合对象的内部数据，这就是迭代器模式的本质。迭代器模式是“单一职责原则”的完美体现。