遍历聚合对象中的元素——迭代器模式(一)

20世纪80年代,那时我家有一台“古老的”电视机,牌子我忘了,只记得是台黑白电视机,没有遥控器,每次开关机或者换台都需要通过电视机上面的那些按钮来完成,我印象最深的是那个用来换台的按钮,需要亲自用手去旋转(还要使点劲才能拧动),每转一下就“啪”的响一声,如果没有收到任何电视频道就会出现一片让人眼花的雪花点。当然,电视机上面那两根可以前后左右移动,并能够变长变短的天线也是当年电视机的标志性部件之一,我记得小时候每次画电视机时一定要画那两根天线,要不总觉得不是电视机。随着科技的飞速发展,越来越高级的电视机相继出现,那种古老的电视机已经很少能够看到了。与那时的电视机相比,现今的电视机给我们带来的最大便利之一就是增加了电视机遥控器,我们在进行开机、关机、换台、改变音量等操作时都无须直接操作电视机,可以通过遥控器来间接实现。我们可以将电视机看成一个存储电视频道的集合对象,通过遥控器可以对电视机中的电视频道集合进行操作,如返回上一个频道、跳转到下一个频道或者跳转至指定的频道。遥控器为我们操作电视频道带来很大的方便,用户并不需要知道这些频道到底如何存储在电视机中。电视机遥控器和电视机示意图如图1所示:

图1 电视机遥控器与电视机示意图

在软件开发中,也存在大量类似电视机一样的类,它们可以存储多个成员对象(元素),这些类通常称为聚合类(Aggregate Classes),对应的对象称为聚合对象。为了更加方便地操作这些聚合对象,同时可以很灵活地为聚合对象增加不同的遍历方法,我们也需要类似电视机遥控器一样的角色,可以访问一个聚合对象中的元素但又不需要暴露它的内部结构。本章我们将要学习的迭代器模式将为聚合对象提供一个遥控器,通过引入迭代器,客户端无须了解聚合对象的内部结构即可实现对聚合对象中成员的遍历,还可以根据需要很方便地增加新的遍历方式。

1 销售管理系统中数据的遍历

Sunny软件公司为某商场开发了一套销售管理系统,在对该系统进行分析和设计时,Sunny软件公司开发人员发现经常需要对系统中的商品数据、客户数据等进行遍历,为了复用这些遍历代码,Sunny公司开发人员设计了一个抽象的数据集合类AbstractObjectList,而将存储商品和客户等数据的类作为其子类,AbstractObjectList类结构如图2所示:

图2 AbstractObjectList类结构图

在图2中,List类型的对象objects用于存储数据,方法说明如表1所示: 表1 AbstractObjectList类方法说明

AbstractObjectList类的子类ProductList和CustomerList分别用于存储商品数据和客户数据。

Sunny软件公司开发人员通过对AbstractObjectList类结构进行分析,发现该设计方案存在如下几个问题:

(1) 在图2所示类图中,addObject()、removeObject()等方法用于管理数据,而next()、isLast()、previous()、isFirst()等方法用于遍历数据。这将导致聚合类的职责过重,它既负责存储和管理数据,又负责遍历数据,违反了“单一职责原则”,由于聚合类非常庞大,实现代码过长,还将给测试和维护增加难度。

(2) 如果将抽象聚合类声明为一个接口,则在这个接口中充斥着大量方法,不利于子类实现,违反了“接口隔离原则”。

(3) 如果将所有的遍历操作都交给子类来实现,将导致子类代码庞大,而且必须暴露AbstractObjectList的内部存储细节,向子类公开自己的私有属性,否则子类无法实施对数据的遍历,这将破坏AbstractObjectList类的封装性。

如何解决上述问题?解决方案之一就是将聚合类中负责遍历数据的方法提取出来,封装到专门的类中,实现数据存储和数据遍历分离,无须暴露聚合类的内部属性即可对其进行操作,而这正是迭代器模式的意图所在。

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