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迭代器与组合模式：遍历与管理的艺术

在《Head First 设计模式》中，**迭代器模式（Iterator Pattern）和组合模式（Composite Pattern）**是两个非常重要的设计模式。迭代器模式帮助我们遍历集合中的元素，而组合模式则帮助我们管理树形结构的对象。这两种模式在实际开发中有着广泛的应用，尤其是在JDK和Spring等框架中。今天，我们将通过书中的内容，结合代码示例，来深入理解这两种模式。

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迭代器模式：遍历集合的艺术

迭代器模式的定义是：

提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部的表示。

简单来说，迭代器模式将遍历集合的责任从集合类中分离出来，交给一个独立的迭代器对象。这样，集合类可以专注于管理元素，而迭代器类可以专注于遍历元素。

迭代器模式的核心思想

1. 分离遍历与集合：将遍历集合的逻辑从集合类中分离出来，交给迭代器类。
2. 统一的遍历接口：通过统一的接口（如 Iterator），可以遍历不同类型的集合。

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代码示例：迭代器模式

我们通过一个简单的例子来理解迭代器模式。假设我们有一个菜单系统，包含两个菜单：PancakeHouseMenu 和 DinerMenu。我们希望遍历这两个菜单中的所有菜品。

定义菜单项

class MenuItem {String name;double price;MenuItem(String name, double price) {this.name = name;this.price = price;}public String getName() {return name;}public double getPrice() {return price;}
}

定义菜单

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;class PancakeHouseMenu {private List<MenuItem> menuItems;PancakeHouseMenu() {menuItems = new ArrayList<>();addItem("K&B's Pancake Breakfast", 2.99);addItem("Regular Pancake Breakfast", 2.99);addItem("Blueberry Pancakes", 3.49);}void addItem(String name, double price) {menuItems.add(new MenuItem(name, price));}Iterator<MenuItem> createIterator() {return menuItems.iterator();}
}class DinerMenu {private static final int MAX_ITEMS = 6;private int numberOfItems = 0;private MenuItem[] menuItems;DinerMenu() {menuItems = new MenuItem[MAX_ITEMS];addItem("Vegetarian BLT", 2.99);addItem("BLT", 2.99);addItem("Soup of the day", 3.29);}void addItem(String name, double price) {if (numberOfItems >= MAX_ITEMS) {System.out.println("Sorry, menu is full!");} else {menuItems[numberOfItems] = new MenuItem(name, price);numberOfItems++;}}Iterator<MenuItem> createIterator() {return new DinerMenuIterator(menuItems);}
}

定义迭代器

import java.util.Iterator;class DinerMenuIterator implements Iterator<MenuItem> {private MenuItem[] items;private int position = 0;DinerMenuIterator(MenuItem[] items) {this.items = items;}@Overridepublic boolean hasNext() {return position < items.length && items[position] != null;}@Overridepublic MenuItem next() {MenuItem menuItem = items[position];position++;return menuItem;}
}

测试代码

public class MenuTest {public static void main(String[] args) {PancakeHouseMenu pancakeHouseMenu = new PancakeHouseMenu();DinerMenu dinerMenu = new DinerMenu();Iterator<MenuItem> pancakeIterator = pancakeHouseMenu.createIterator();Iterator<MenuItem> dinerIterator = dinerMenu.createIterator();System.out.println("MENU\n----\nBREAKFAST");printMenu(pancakeIterator);System.out.println("\nLUNCH");printMenu(dinerIterator);}private static void printMenu(Iterator<MenuItem> iterator) {while (iterator.hasNext()) {MenuItem menuItem = iterator.next();System.out.println(menuItem.getName() + ", " + menuItem.getPrice());}}
}

输出结果：

MENU
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BREAKFAST
K&B's Pancake Breakfast, 2.99
Regular Pancake Breakfast, 2.99
Blueberry Pancakes, 3.49LUNCH
Vegetarian BLT, 2.99
BLT, 2.99
Soup of the day, 3.29

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组合模式：管理树形结构的艺术

组合模式的定义是：

将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

简单来说，组合模式允许我们将对象组合成树形结构，并且可以像处理单个对象一样处理整个树形结构。

组合模式的核心思想

1. 统一叶子节点和组合节点：叶子节点和组合节点实现相同的接口，用户可以一致地处理它们。
2. 递归结构：组合节点可以包含其他组合节点或叶子节点，形成递归结构。

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代码示例：组合模式

我们通过一个简单的例子来理解组合模式。假设我们有一个菜单系统，菜单可以包含子菜单和菜单项。

定义组件接口

interface MenuComponent {void print();
}

定义叶子节点（菜单项）

class MenuItem implements MenuComponent {private String name;private double price;MenuItem(String name, double price) {this.name = name;this.price = price;}@Overridepublic void print() {System.out.println(name + ", " + price);}
}

定义组合节点（菜单）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;class Menu implements MenuComponent {private String name;private List<MenuComponent> menuComponents = new ArrayList<>();Menu(String name) {this.name = name;}void add(MenuComponent menuComponent) {menuComponents.add(menuComponent);}@Overridepublic void print() {System.out.println("\n" + name);System.out.println("---------------------");for (MenuComponent menuComponent : menuComponents) {menuComponent.print();}}
}

测试代码

public class MenuTest {public static void main(String[] args) {MenuComponent pancakeHouseMenu = new Menu("PANCAKE HOUSE MENU");pancakeHouseMenu.add(new MenuItem("K&B's Pancake Breakfast", 2.99));pancakeHouseMenu.add(new MenuItem("Regular Pancake Breakfast", 2.99));MenuComponent dinerMenu = new Menu("DINER MENU");dinerMenu.add(new MenuItem("Vegetarian BLT", 2.99));dinerMenu.add(new MenuItem("BLT", 2.99));MenuComponent allMenus = new Menu("ALL MENUS");allMenus.add(pancakeHouseMenu);allMenus.add(dinerMenu);allMenus.print();}
}

输出结果：

ALL MENUS
---------------------PANCAKE HOUSE MENU
---------------------
K&B's Pancake Breakfast, 2.99
Regular Pancake Breakfast, 2.99DINER MENU
---------------------
Vegetarian BLT, 2.99
BLT, 2.99

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迭代器与组合模式在JDK和Spring中的应用

1. JDK中的迭代器模式

JDK中的 java.util.Iterator 接口是迭代器模式的典型实现。例如，ArrayList 和 HashSet 都提供了 iterator() 方法，用于返回一个迭代器对象。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());
}

2. Spring中的组合模式

Spring框架中的 org.springframework.core.io.Resource 接口是组合模式的典型实现。Resource 接口既可以表示单个资源（如文件），也可以表示多个资源（如目录）。

Resource resource = new FileSystemResource("file.txt");
System.out.println(resource.getFilename());

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总结

迭代器模式和组合模式是两个非常重要的设计模式。迭代器模式帮助我们遍历集合中的元素，而组合模式则帮助我们管理树形结构的对象。这两种模式在实际开发中有着广泛的应用，尤其是在JDK和Spring等框架中。

通过《Head First 设计模式》中的内容，我们深入理解了这两种模式的核心思想，并通过代码示例掌握了它们的实际应用。希望这篇文章能帮助你更好地理解迭代器模式和组合模式，并在实际开发中灵活运用它们！

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互动话题：你在实际开发中使用过迭代器模式或组合模式吗？欢迎在评论区分享你的经验和心得！