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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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