迭代器模式和组合模式混用

迭代器模式和组合模式混用

前言

　　园子里说设计模式的文章算得上是海量了，所以本篇文章所用到的迭代器设计模式和组合模式不提供原理解析，有兴趣的朋友可以到一些前辈的设计模式文章上学学，很多很有意思的。在Head First 设计模式这本书中，也有说迭代和组合模式混用的方法，但是使用的语言是JAVA，实现起来比起C#差异还是不少。本人在做几个C#小项目的时候需要用到树形结构，也看到了Head First 设计模式中混用迭代器和组合模式的例子，觉得如果能用C#实现，以后无疑会带来很大的帮助。下面就记录下实现过程，希望有不好的地方，各位前辈大力拍，晚生会努力改正，本文使用C#。

 

效果与目标

　　1.能自动遍历树形结构中的所有节点。

　　2.对树中所有节点进行统一管理，统一到一个根节点上。

　　举个例子：文件系统，有文件夹和文件这两个类型，形成一个文件系统树形结构，使用了本文章所说的混用模式以后，能轻松对每一个结点进行自动处理，最简单的就是打印各自的名字和子文件系统或排序等。

 

实现过程

　　下面以文件系统为例，可以根据需要灵活改变，主要讲得是思想而已。

　　  新建一个C#控制台，随便改个名字。

　　  搭建类和接口（实现组合模式）。

　　　　　　1.IFileSystemNode（文件系统接口）：

interface IFileSystemNode{String Name { set; get; }String Path { set; get; }List<IFileSystemNode> Children { set; get; }IEnumerator getIterator();void ShowName();}

　　　　　　2.FolderNode（文件夹节点类）：

class FolderNode : IFileSystemNode{public FolderNode(String name, String path){this.Name = name;this.Path = path;}private string _name;public string Name{get{return _name;}set{_name = value;}}private string _path;public string Path{get{return _path;}set{_path = value;}}private List<IFileSystemNode> _children = new List<IFileSystemNode>();public List<IFileSystemNode> Children{get{return _children;}set{_children = value;}}public void ShowName(){Console.WriteLine(Name);}public System.Collections.IEnumerator getIterator(){throw new NotImplementedException();}}

　　　　　 3.FileNode（文件节点类）：

class FileNode : IFileSystemNode{public FileNode(String name, String path){this.Name = name;this.Path = path;}private string _name;public string Name{get{return _name;}set{_name = value;}}private string _path;public string Path{get{return _path;}set{_path = value;}}public List<IFileSystemNode> Children{get{throw new NotImplementedException();}set{throw new NotImplementedException();}}public void ShowName(){Console.WriteLine(Name);}public System.Collections.IEnumerator getIterator(){throw new NotImplementedException();}}

　　　　　　　　　　　　　　　　　注意：以上实现了组合模式，其中getIterator方法是还没有代码的，这个需要使用迭代器模式。

　　  编写迭代器（实现迭代器模式）。

　　　　在FolderNode中有子节点，但是在FileNode中没有子节点，但是因为使用了组合器模式，对于FolderNode和FileNode，都需要实现相同的契(IFileSystemNode)。所以在FolderNode中返回的迭代器是用来迭代子节点，而FileNode则不同，它根本没有子节点，那么就使用一个叫做空迭代器来满足契约。

         下面分别实现具体迭代器（继承C#系统提供的IEnumerator接口）。

　　　　 1.为FolderNode提供具体迭代器：FolderNodeIterator

class FolderNodeIterator : IEnumerator{private IEnumerable<IFileSystemNode> fileSystems { set; get; }public FolderNodeIterator(IEnumerable<IFileSystemNode> _fileSystems){this.fileSystems = _fileSystems;}private int currentIndex = -1;public object Current{get { return fileSystems.ElementAt(currentIndex); }}public bool MoveNext(){if (currentIndex < fileSystems.Count() - 1){currentIndex++;return true;}return false;}public void Reset(){currentIndex = -1;}}

　　新建完类以后，我们修改下FolderNode类中的getIterator方法，返回一个FolderNodeIterator实例,代码如下：

public IEnumerator getIterator(){return new FolderNodeIterator(_children);}

　　　　  2.为FileNode提供具体迭代器：EmptyIterator

class EmptyIterator : IEnumerator{public object Current{get { return null; }}public bool MoveNext(){return false;}public void Reset(){}}

　　新建完类以后，我们同样修改下FileNode类中的getIterator方法，返回一个EmptyIterator实例，代码如下：

public IEnumerator getIterator(){return new EmptyIterator();}

　　

　　使用

 

　　好像差不多了，我们使用使用一下这个模型：

　　　　为了添加真实性，本演示映射了真实文件系统，请在Programe类上添加一个静态方法：Convert

private static void Convert(FolderNode root, String directoryPath){foreach (var filesystempath in Directory.EnumerateFiles(directoryPath)){if (root.Children != null){root.Children.Add(new FileNode(Path.GetFileName(filesystempath), filesystempath));}}foreach (var filesystempath in Directory.EnumerateDirectories(directoryPath)){FolderNode newFolderNode = new FolderNode(Path.GetFileName(filesystempath), filesystempath);root.Children.Add(newFolderNode);Convert(newFolderNode, filesystempath);}}

　　　　然后我们在Main方法中就能先映射，再使用，来看一下Main方法，其中使用了迭代器模式去迭代各个子项：

static void Main(string[] args){FolderNode root = new FolderNode(@"酷狗音乐", @"C:\Users\Administrator\Desktop\\酷狗音乐");Convert(root, @"C:\Users\Administrator\Desktop\\酷狗音乐");IEnumerator Myiterator = root.getIterator();while (Myiterator.MoveNext()){IFileSystemNode ctextIterator = (IFileSystemNode)Myiterator.Current;ctextIterator.ShowName();}Console.ReadKey();}

　　　　我映射了桌面上的一个文件，看看文件结构：

　　　　　　有一个hozin文件夹(里面有3首歌)，一个L'theme文件夹(里面有一首歌),一个文件(08开头的歌)。

　　　　好了，运行程序，看看结果：,好像有点问题，为什么只有一个层的呢？也就是说，为什么只迭代了root节点的一层子节点，子节点的子节点还没有遍历完，这是因为FolderNodeIterator的迭代只提供了一层迭代，而不会深层迭代。所以如果想要深层迭代，使用Head First设计模式中的思想就是：提供一个组合迭代器，用来包装FolderNodeIterator，提供深层迭代功能。下面是我在C#中的实现代码,添加这样一个类：CompositeIterator

class CompositeIterator : IEnumerator{public CompositeIterator(IEnumerator ienumerator){temp.Push(ienumerator);root = ienumerator;}IEnumerator root;Stack<IEnumerator> temp = new Stack<IEnumerator>();private IFileSystemNode _current;public object Current{get { return _current; }}public bool MoveNext(){if (temp.Count <= 0){return false;}if (temp.Peek().MoveNext()){_current = temp.Peek().Current as IFileSystemNode;IEnumerator ienumerator = _current.getIterator();if (ienumerator.MoveNext()){ienumerator.Reset();temp.Push(ienumerator);}}else{temp.Pop();MoveNext();}if (temp.Count <= 0){return false;}else{return true;}}public void Reset(){temp.Clear();temp.Push(root);}}

　　然后，修改FolderNode类中的getIterator方法如下：

public System.Collections.IEnumerator getIterator(){return new CompositeIterator(new FolderNodeIterator(this._children));}

　　包装完以后，再次运行：。OK大功告成

 

总结

　　　　为了适应真实项目，可以改的点有很多：

　　　　　　1.这里只有FolderNode和FileNode，在实际项目中可能不止，可以添加，只要继承同一个接口（这里是IFileSystemNode），那么就能像皇帝发号命令一样命令所有子子孙孙做事情了(在root节点上调用IFileSystemNode上声明有的方法)。

　　　　　　2.添加契约方法，例如像要对每一个节点进行排序Sort,直接添加一个方法，然后子孙各自实现方法，最后调用root节点的Sort。

　　　　　　3.这里的遍历使用前序遍历，遍历树的所有节点，但是也可以使用您喜欢的方式，只要修改组合迭代器。

 

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