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# 迭代器模式，给你更高大上的遍历体验~
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写代码不少使用数组或者类似的集合对象吧？每次要遍历一遍数组怎么办？For 循环！或者while循环，一个一个访问每个位置的元素，直到数组末尾。STL里面甚至有专门的迭代器，针对具体的集合类对象，有对应使用的迭代器。STL的迭代器提供了丰富的遍历方法，如访问集合对象的首位元素、末位元素、指定位置的元素、下一个元素……怎么样，是不是感觉有了迭代器，遍历方法不再是难事了？
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## 1.迭代器模式概述
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遍历在日常编码过程中经常使用，通常是需要对一个具有很多对象实例的集合（称为**聚合对象**）进行访问或获取。比如要取聚合对象的首位元素、判断是否在聚合对象的末尾等。针对聚合对象的遍历，迭代器模式是一种很有效的解决方案，也是一种使用频率很高的设计模式。
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迭代器模式：
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提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。
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通过引入迭代器，可以将数据的遍历功能从聚合对象中分离出来，这样一来，聚合对象只需负责存储数据，而迭代器对象负责遍历数据，使得聚合对象的职责更加单一，符合单一职责原则。
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## 2.迭代器模式结构
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迭代器模式结构中包含聚合和迭代器两个层次的结构。为方便扩展，迭代器模式常常和工厂方法模式结合。迭代器模式的UML图如下。有图可知，迭代器模式有以下几个角色：
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- **Iterator（抽象迭代器）**：声明了访问和遍历聚合对象元素的接口，如first()方法用于访问聚合对象中第一个元素，next()方法用于访问下一个元素，hasNext()判断是否还有下一个元素，currentItem()方法用于获取当前元素。
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- **ConcreteIterator（具体迭代器）**：实现抽象迭代器声明的方法，通常具体迭代器中会专门用一个变量（称为游标）来记录迭代器在聚合对象中所处的位置。
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- **Aggregate（抽象聚合类）**：用于存储和管理元素对象，声明一个创建迭代器的接口，其实是一个抽象迭代器工厂的角色。
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- **ConcreteAggregate（具体聚合类）**：实现了方法createIterator()，该方法返回一个与该具体聚合类对应的具体迭代器ConcreteIterator的实例。
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## 3.迭代器模式代码实例
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电视机遥控器是迭代器的一个现实应用，通过它可以实现对电视频道集合的遍历操作，电视机可以看成一个存储频道的聚合对象。本例Jungle将采用迭代器模式来模拟遥控器操作电视频道的过程。
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很明显，遥控器是一个具体的迭代器，具有上一个频道previous() 、下一个频道next()、当前频道currentChannel()等功能；需要遍历的聚合对象是电视频道的集合，即电视机。本例的UML图如下：
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### 3.1.抽象聚合类和具体聚合类
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#ifndef __AGGREGATE_H__
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#define __AGGREGATE_H__
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#include <vector>
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#include <string>
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using namespace std;
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// 前向声明，因为两个类互相引用
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class Iterator;
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class RemoteControl;
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// 抽象聚合类 Aggregate
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class Aggregate
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{
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public:
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Aggregate(){}
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virtual ~Aggregate(){}
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virtual Iterator* createIterator() = 0;
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};
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// 具体聚合类 Television
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class Television :public Aggregate
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{
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public:
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Television();
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Television(vector<std::string> iChannelList);
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// 实现创建迭代器
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Iterator* createIterator();
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// 获取总的频道数目
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int getTotalChannelNum();
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void play(int i);
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private:
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vector<std::string> channelList;
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};
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#endif //__AGGREGATE_H__
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```
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实现：
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#include "Iterator.h"
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Television::Television(){}
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Television::Television(vector<string> iChannelList){
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this->channelList = iChannelList;
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}
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Iterator* Television::createIterator(){
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RemoteControl *it = new RemoteControl();
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it->setTV(this);
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return (Iterator*)it;
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}
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int Television::getTotalChannelNum(){
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return channelList.size();
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}
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void Television::play(int i){
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printf("现在播放：%s……\n", channelList[i].c_str());
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}
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```
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### 3.2.抽象迭代器
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```
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// 抽象迭代器
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class Iterator
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{
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public:
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Iterator(){}
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virtual ~Iterator(){}
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// 声明抽象遍历方法
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virtual void first() = 0;
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virtual void last() = 0;
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virtual void next() = 0;
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virtual void previous() = 0;
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virtual bool hasNext() = 0;
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||
virtual bool hasPrevious() = 0;
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virtual void currentChannel() = 0;
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private:
|
||
|
||
};
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```
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### 3.3.具体迭代器：RemoteControl
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```
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// 遥控器：具体迭代器
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class RemoteControl :public Iterator
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{
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public:
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RemoteControl(){}
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void setTV(Television *iTv){
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this->tv = iTv;
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cursor = -1;
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totalNum = tv->getTotalChannelNum();
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}
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// 实现各个遍历方法
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void first(){
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cursor = 0;
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}
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void last(){
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cursor = totalNum - 1;
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}
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void next(){
|
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cursor++;
|
||
}
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||
void previous(){
|
||
cursor--;
|
||
}
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bool hasNext(){
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||
return !(cursor == totalNum);
|
||
}
|
||
bool hasPrevious(){
|
||
return !(cursor == -1);
|
||
}
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void currentChannel(){
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tv->play(cursor);
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||
}
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private:
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// 游标
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int cursor;
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// 总的频道数目
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int totalNum;
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// 电视
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Television* tv;
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};
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### 3.4.客户端代码示例及结果
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#include <iostream>
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#include "Iterator.h"
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int main()
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{
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vector<string> channelList = { "新闻频道", "财经频道", "体育频道", "电影频道", "音乐频道", "农业频道", "四川卫视", "成都卫视" };
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// 创建电视
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Television *tv = new Television(channelList);
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// 创建遥控器
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Iterator *remoteControl = tv->createIterator();
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// 顺序遍历
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printf("顺序遍历:\n");
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remoteControl->first();
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// 遍历电视所有频道
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while (remoteControl->hasNext()){
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remoteControl->currentChannel();
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remoteControl->next();
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}
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printf("\n\n");
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// 逆序遍历
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printf("逆序遍历:\n");
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remoteControl->last();
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// 遍历电视所有频道
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while (remoteControl->hasPrevious()){
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||
remoteControl->currentChannel();
|
||
remoteControl->previous();
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||
}
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printf("\n\n");
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system("pause");
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delete tv;
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delete remoteControl;
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return 0;
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}
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结果如下图：
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## 4.总结
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观察上述代码可发现，迭代器类和聚合类存在相互包含相互引用的关系，因此代码里需要前向声明某个类（具体操作见上，代码资源见GitHub - FengJungle/DesignPattern: Design pattern demo code）。
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- 优点：
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- 支持以不同的方式遍历一个聚合对象，在同一个聚合对象上可以定义多个遍历方式。
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- 简化了聚合类，使得聚合类的职责更加单一；
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- 迭代器模式中引入抽象层，易于增加新的迭代器类，便于扩展，符合开闭原则。
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- 缺点：
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- 将聚合类中存储对象和管理对象的职责分离，增加新的聚合类时同样需要考虑增加对应的新的迭代器类，类的个数成对增加，不利于系统管理和维护；
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- 设计难度较大，需要充分考虑将来系统的扩展。
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- 适用环境：
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- 访问一个聚合对象而无需暴露它的内部结构；
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- 需要为一个聚合对象提供多种遍历方法。 |