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C#设计模式(16)——迭代器模式（Iterator Pattern）

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　　在上篇博文中分享了我对命令模式的理解，命令模式主要是把行为进行抽象成命令，使得请求者的行为和接受者的行为形成低耦合。在一章中，将介绍一下迭代器模式。下面废话不多说了，直接进入本博文的主题。

二、迭代器模式的介绍

　　迭代器是针对集合对象而生的，对于集合对象而言，必然涉及到集合元素的添加删除操作，同时也肯定支持遍历集合元素的操作，我们此时可以把遍历操作也放在集合对象中，但这样的话，集合对象就承担太多的责任了，面向对象设计原则中有一条是单一职责原则，所以我们要尽可能地分离这些职责，用不同的类去承担不同的职责。迭代器模式就是用迭代器类来承担遍历集合元素的职责。

2.1 迭代器模式的定义

　　迭代器模式提供了一种方法顺序访问一个聚合对象（理解为集合对象）中各个元素，而又无需暴露该对象的内部表示，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明地访问集合内部的数据。

2.2 迭代器模式的结构

　　既然，迭代器模式承担了遍历集合对象的职责，则该模式自然存在2个类，一个是聚合类，一个是迭代器类。在面向对象涉及原则中还有一条是针对接口编程，所以，在迭代器模式中，抽象了2个接口，一个是聚合接口，另一个是迭代器接口，这样迭代器模式中就四个角色了，具体的类图如下所示：

　　从上图可以看出，迭代器模式由以下角色组成：

迭代器角色（Iterator）：迭代器角色负责定义访问和遍历元素的接口
具体迭代器角色（Concrete Iteraror）：具体迭代器角色实现了迭代器接口，并需要记录遍历中的当前位置。
聚合角色（Aggregate）：聚合角色负责定义获得迭代器角色的接口
具体聚合角色（Concrete Aggregate）：具体聚合角色实现聚合角色接口。

2.3 迭代器模式的实现

　　介绍完迭代器模式之后，下面就具体看看迭代器模式的实现，具体实现代码如下：

  1  // 抽象聚合类
  2     public interface IListCollection
  3     {
  4         Iterator GetIterator();
  5     }
  6 
  7     // 迭代器抽象类
  8     public interface Iterator
  9     {
 10         bool MoveNext();
 11         Object GetCurrent();
 12         void Next();
 13         void Reset();
 14     }
 15 
 16     // 具体聚合类
 17     public class ConcreteList : IListCollection
 18     {
 19         int[] collection;
 20         public ConcreteList()
 21         {
 22             collection = new int[] { 2, 4, 6, 8 };
 23         }
 24 
 25         public Iterator GetIterator()
 26         {
 27             return new ConcreteIterator(this);
 28         }
 29 
 30         public int Length
 31         {
 32             get { return collection.Length; }
 33         }
 34 
 35         public int GetElement(int index)
 36         {
 37             return collection[index];
 38         }
 39     }
 40 
 41     // 具体迭代器类
 42     public class ConcreteIterator : Iterator
 43     {
 44         // 迭代器要集合对象进行遍历操作，自然就需要引用集合对象
 45         private ConcreteList _list;
 46         private int _index;
 47 
 48         public ConcreteIterator(ConcreteList list)
 49         {
 50             _list = list;
 51             _index = 0;
 52         }
 53 
 54 
 55         public bool MoveNext()
 56         {
 57             if (_index < _list.Length)
 58             {
 59                 return true;
 60             }
 61             return false;
 62         }
 63 
 64         public Object GetCurrent()
 65         {
 66             return _list.GetElement(_index);
 67         }
 68 
 69         public void Reset()
 70         {
 71             _index = 0;
 72         }
 73 
 74         public void Next()
 75         {
 76             if (_index < _list.Length)
 77             {
 78                 _index++;
 79             }
 80                 
 81         }
 82     }
 83 
 84     // 客户端
 85     class Program
 86     {
 87         static void Main(string[] args)
 88         {
 89             Iterator iterator;
 90             IListCollection list = new ConcreteList();
 91             iterator = list.GetIterator();
 92 
 93             while (iterator.MoveNext())
 94             {
 95                 int i = (int)iterator.GetCurrent();
 96                 Console.WriteLine(i.ToString());
 97                 iterator.Next();
 98             }
 99 
100             Console.Read();
101         }
102     }

自然，上面代码的运行结果也是对集合每个元素的输出，具体运行结果如下图所示：

三、.NET中迭代器模式的应用

　　在.NET下，迭代器模式中的聚集接口和迭代器接口都已经存在了，其中IEnumerator接口扮演的就是迭代器角色，IEnumberable接口则扮演的就是抽象聚集的角色，只有一个GetEnumerator()方法，关于这两个接口的定义可以自行参考MSDN。在.NET 1.0中，.NET 类库中很多集合都已经实现了迭代器模式，大家可以用反编译工具Reflector来查看下mscorlib程序集下的System.Collections命名空间下的类，这里给出ArrayList的定义代码，具体实现代码可以自行用反编译工具查看，具体代码如下所示：

 1 public class ArrayList : IList, ICollection, IEnumerable, ICloneable
 2 {
 3     // Fields
 4     private const int _defaultCapacity = 4;
 5     private object[] _items;
 6     private int _size;
 7     [NonSerialized]
 8     private object _syncRoot;
 9     private int _version;
10     private static readonly object[] emptyArray;
11 
12     public virtual IEnumerator GetEnumerator();
13     public virtual IEnumerator GetEnumerator(int index, int count);
14 
15     // Properties
16     public virtual int Capacity { get; set; }
17     public virtual int Count { get; }
18     ..............// 更多代码请自行用反编译工具Reflector查看
19 }