作者：小傅哥
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沉淀、分享、成長，讓自己和他人都能有所收獲！😄

一、前言

相信相信的力量！

從懵懂的少年，到拿起鍵盤，可以寫一個HelloWorld。多數(shù)人在這并不會感覺有多難，也不會認為做不出來。因為這樣的例子，有老師的指導(dǎo)、有書本的例子、有前人的經(jīng)驗。但隨著你的開發(fā)時間越來越長，要解決更復(fù)雜的問題或者技術(shù)創(chuàng)新，因此在網(wǎng)上搜了幾天幾夜都沒有答案，這個時候是否想過放棄，還是一直堅持不斷的嘗試一點點完成自己心里要的結(jié)果。往往這種沒有前車之鑒需要自己解決問題的時候，可能真的會折磨到要崩潰，但你要愿意執(zhí)著、愿意倔強，愿意選擇相信相信的力量，就一定能解決。哪怕解決不了，也可以在這條路上摸索出其他更多的收獲，為后續(xù)前進的道路填充好墊腳石。

時間緊是寫垃圾代碼的理由？

擰螺絲？Ctrl+C、Ctrl+V？貼膏藥一樣寫代碼？沒有辦法，沒有時間，往往真的是借口，胸中沒用筆墨，才只能湊合。難道一定是好好寫代碼就浪費時間，拼湊CRUD就快嗎，根本不可能的。因為不會，沒用實操過，很少架構(gòu)出全場景的設(shè)計，才很難寫出優(yōu)良的代碼。多增強自身的編碼(武術(shù))修為，在各種編碼場景中讓自己變得老練，才好應(yīng)對緊急情況下的需求開發(fā)和人員安排。就像韓信一樣有謀有略，才能執(zhí)掌百萬雄兵。

不要只是做個工具人！

因為日常的編寫簡單業(yè)務(wù)需求，導(dǎo)致自己像個工具人一樣，日久天長的也就很少去深入學(xué)習(xí)更多技術(shù)棧。看見有工具、有組件、有框架，拿來就用用，反正沒什么體量也不會出什么問題。但如果你想要更多的收入，哪怕是重復(fù)的造輪子，你也要去嘗試造一個，就算不用到生產(chǎn)，自己玩玩總可以吧。有些事情只有自己經(jīng)歷過，才能有最深的感觸，參與過實踐過，才好總結(jié)點評學(xué)習(xí)。

二、開發(fā)環(huán)境

1. JDK 1.8
2. Idea + Maven
3. 涉及工程一個，可以通過關(guān)注公眾號：bugstack蟲洞棧，回復(fù)源碼下載獲取(打開獲取的鏈接，找到序號18)

三、迭代器模式介紹

迭代器模式，常見的就是我們?nèi)粘Ｊ褂玫?code>iterator遍歷。雖然這個設(shè)計模式在我們的實際業(yè)務(wù)開發(fā)中的場景并不多，但卻幾乎每天都要使用jdk為我們提供的list集合遍歷。另外增強的for循環(huán)雖然是循環(huán)輸出數(shù)據(jù)，但是他不是迭代器模式。迭代器模式的特點是實現(xiàn)Iterable接口，通過next的方式獲取集合元素，同時具備對元素的刪除等操作。而增強的for循環(huán)是不可以的。

這種設(shè)計模式的優(yōu)點是可以讓我們以相同的方式，遍歷不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)元素，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括；數(shù)組、鏈表、樹等，而用戶在使用遍歷的時候并不需要去關(guān)心每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的遍歷處理邏輯，從讓使用變得統(tǒng)一易用。

四、案例場景模擬

在本案例中我們模擬迭代遍歷輸出公司中樹形結(jié)構(gòu)的組織架構(gòu)關(guān)系中雇員列表

大部分公司的組織架構(gòu)都是金字塔結(jié)構(gòu)，也就這種樹形結(jié)構(gòu)，分為一級、二級、三級等部門，每個組織部門由雇員填充，最終體現(xiàn)出一個整體的樹形組織架構(gòu)關(guān)系。

一般我們常用的遍歷就是jdk默認提供的方法，對list集合遍歷。但是對于這樣的偏業(yè)務(wù)特性較大的樹形結(jié)構(gòu)，如果需要使用到遍歷，那么就可以自己來實現(xiàn)。接下來我們會把這個組織層次關(guān)系通過樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，并完成迭代器功能。

五、迭代器模式遍歷組織結(jié)構(gòu)

在實現(xiàn)迭代器模式之前可以先閱讀下java中list方法關(guān)于iterator的實現(xiàn)部分，幾乎所有的迭代器開發(fā)都會按照這個模式來實現(xiàn)，這個模式主要分為以下幾塊；

1. Collection，集合方法部分用于對自定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)添加通用方法；add、remove、iterator等核心方法。
2. Iterable，提供獲取迭代器，這個接口類會被Collection繼承。
3. Iterator，提供了兩個方法的定義；hasNext、next，會在具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中寫實現(xiàn)方式。

除了這樣通用的迭代器實現(xiàn)方式外，我們的組織關(guān)系結(jié)構(gòu)樹，是由節(jié)點和節(jié)點間的關(guān)系鏈構(gòu)成，所以會比上述的內(nèi)容多一些入?yún)ⅰ?/p>

1. 工程結(jié)構(gòu)

itstack-demo-design-15-02
└── src
    ├── main
    │   └── java
    │       └── org.itstack.demo.design
    │           ├── group
    │           │├── Employee.java
    │           │├── GroupStructure.java
    │           │└── Link.java
    │           └──  lang
    │            ├── Collection.java
    │            ├── Iterable.java
    │            └── Iterator.java
    └── test
        └── java
            └── org.itstack.demo.design.test
                └── ApiTest.java

迭代器模式模型結(jié)構(gòu)

• 以上是我們工程類圖的模型結(jié)構(gòu)，左側(cè)是對迭代器的定義，右側(cè)是在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)迭代器功能。
• 關(guān)于左側(cè)部分的實現(xiàn)與jdk中的方式是一樣的，所以在學(xué)習(xí)的過程中可以互相參考，也可以自己擴展學(xué)習(xí)。
• 另外這個遍歷方式一個樹形結(jié)構(gòu)的深度遍歷，為了可以更加讓學(xué)習(xí)的小伙伴容易理解，這里我實現(xiàn)了一種比較簡單的樹形結(jié)構(gòu)深度遍歷方式。后續(xù)讀者也可以把遍歷擴展為橫向遍歷也就是寬度遍歷。

2. 代碼實現(xiàn)

2.1 雇員實體類

/**
 * 雇員
 */
public class Employee {

    private String uId;   // ID
    private String name;  // 姓名
    private String desc;  // 備注
    
    // ...get/set
}

• 這是一個簡單的雇員類，也就是公司員工的信息類，包括必要的信息；id、姓名、備注。

2.2 樹節(jié)點鏈路

/**
 * 樹節(jié)點鏈路
 */
public class Link {

    private String fromId; // 雇員ID
    private String toId;   // 雇員ID    
    
    // ...get/set
}

• 這個類用于描述結(jié)構(gòu)樹中的各個節(jié)點之間的關(guān)系鏈，也就是A to B、B to C、B to D，以此描述出一套完整的樹組織結(jié)構(gòu)。

2.3 迭代器定義

public interface Iterator<E> {

    boolean hasNext();

    E next();
    
}

• 這里的這個類和java的jdk中提供的是一樣的，這樣也方面后續(xù)讀者可以對照list的Iterator進行源碼學(xué)習(xí)。
• 方法描述；hasNext，判斷是否有下一個元素、next，獲取下一個元素。這個在list的遍歷中是經(jīng)常用到的。

2.4 可迭代接口定義

public interface Iterable<E> {

    Iterator<E> iterator();

}

• 這個接口中提供了上面迭代器的實現(xiàn)Iterator的獲取，也就是后續(xù)在自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中需要實現(xiàn)迭代器的功能并交給Iterable，由此讓外部調(diào)用方進行獲取使用。

2.5 集合功能接口定義

public interface Collection<E, L> extends Iterable<E> {

    boolean add(E e);

    boolean remove(E e);

    boolean addLink(String key, L l);

    boolean removeLink(String key);

    Iterator<E> iterator();

}

• 這里我們定義集合操作接口；Collection，同時繼承了另外一個接口Iterable的方法iterator()。這樣后續(xù)誰來實現(xiàn)這個接口，就需要實現(xiàn)上述定義的一些基本功能；添加元素、刪除元素、遍歷。
• 同時你可能注意到這里定義了兩個泛型<E, L>，因為我們的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一個是用于添加元素，另外一個是用于添加樹節(jié)點的鏈路關(guān)系。

2.6 (核心)迭代器功能實現(xiàn)

public class GroupStructure implements Collection<Employee, Link> {

    private String groupId;                                                 // 組織ID，也是一個組織鏈的頭部ID
    private String groupName;                                               // 組織名稱
    private Map<String, Employee> employeeMap = new ConcurrentHashMap<String, Employee>();  // 雇員列表
    private Map<String, List<Link>> linkMap = new ConcurrentHashMap<String, List<Link>>();  // 組織架構(gòu)關(guān)系；id->list
    private Map<String, String> invertedMap = new ConcurrentHashMap<String, String>();       // 反向關(guān)系鏈

    public GroupStructure(String groupId, String groupName) {
        this.groupId = groupId;
        this.groupName = groupName;
    }

    public boolean add(Employee employee) {
        return null != employeeMap.put(employee.getuId(), employee);
    }

    public boolean remove(Employee o) {
        return null != employeeMap.remove(o.getuId());
    }

    public boolean addLink(String key, Link link) {
        invertedMap.put(link.getToId(), link.getFromId());
        if (linkMap.containsKey(key)) {
            return linkMap.get(key).add(link);
        } else {
            List<Link> links = new LinkedList<Link>();
            links.add(link);
            linkMap.put(key, links);
            return true;
        }
    }

    public boolean removeLink(String key) {
        return null != linkMap.remove(key);
    }

    public Iterator<Employee> iterator() {

        return new Iterator<Employee>() {

            HashMap<String, Integer> keyMap = new HashMap<String, Integer>();

            int totalIdx = 0;
            private String fromId = groupId;  // 雇員ID，From
            private String toId = groupId;   // 雇員ID，To

            public boolean hasNext() {
                return totalIdx < employeeMap.size();
            }

            public Employee next() {
                List<Link> links = linkMap.get(toId);
                int cursorIdx = getCursorIdx(toId);

                // 同級節(jié)點掃描
                if (null == links) {
                    cursorIdx = getCursorIdx(fromId);
                    links = linkMap.get(fromId);
                }

                // 上級節(jié)點掃描
                while (cursorIdx > links.size() - 1) {
                    fromId = invertedMap.get(fromId);
                    cursorIdx = getCursorIdx(fromId);
                    links = linkMap.get(fromId);
                }

                // 獲取節(jié)點
                Link link = links.get(cursorIdx);
                toId = link.getToId();
                fromId = link.getFromId();
                totalIdx++;

                // 返回結(jié)果
                return employeeMap.get(link.getToId());
            }
             
            // 給每個層級定義寬度遍歷進度
            public int getCursorIdx(String key) {
                int idx = 0;
                if (keyMap.containsKey(key)) {
                    idx = keyMap.get(key);
                    keyMap.put(key, ++idx);
                } else {
                    keyMap.put(key, idx);
                }
                return idx;
            }
        };
    }

}

• 以上的這部分代碼稍微有點長，主要包括了對元素的添加和刪除。另外最重要的是對遍歷的實現(xiàn)new Iterator<Employee>。
• 添加和刪除元素相對來說比較簡單，使用了兩個map數(shù)組結(jié)構(gòu)進行定義；雇員列表、組織架構(gòu)關(guān)系；id->list。當(dāng)元素添加元素的時候，會分別在不同的方法中向map結(jié)構(gòu)中進行填充指向關(guān)系(A->B)，也就構(gòu)建出了我們的樹形組織關(guān)系。

迭代器實現(xiàn)思路

1. 這里的樹形結(jié)構(gòu)我們需要做的是深度遍歷，也就是左側(cè)的一直遍歷到最深節(jié)點。
2. 當(dāng)遍歷到最深節(jié)點后，開始遍歷最深節(jié)點的橫向節(jié)點。
3. 當(dāng)橫向節(jié)點遍歷完成后則向上尋找橫向節(jié)點，直至樹結(jié)構(gòu)全部遍歷完成。

3. 測試驗證

3.1 編寫測試類

@Test
public void test_iterator() { 
    // 數(shù)據(jù)填充
    GroupStructure groupStructure = new GroupStructure("1", "小傅哥");  
    
    // 雇員信息
    groupStructure.add(new Employee("2", "花花", "二級部門"));
    groupStructure.add(new Employee("3", "豆包", "二級部門"));
    groupStructure.add(new Employee("4", "蹦蹦", "三級部門"));
    groupStructure.add(new Employee("5", "大燒", "三級部門"));
    groupStructure.add(new Employee("6", "虎哥", "四級部門"));
    groupStructure.add(new Employee("7", "玲姐", "四級部門"));
    groupStructure.add(new Employee("8", "秋雅", "四級部門"));   
    
    // 節(jié)點關(guān)系 1->(1,2) 2->(4,5)
    groupStructure.addLink("1", new Link("1", "2"));
    groupStructure.addLink("1", new Link("1", "3"));
    groupStructure.addLink("2", new Link("2", "4"));
    groupStructure.addLink("2", new Link("2", "5"));
    groupStructure.addLink("5", new Link("5", "6"));
    groupStructure.addLink("5", new Link("5", "7"));
    groupStructure.addLink("5", new Link("5", "8"));       

    Iterator<Employee> iterator = groupStructure.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        Employee employee = iterator.next();
        logger.info("{}，雇員 Id：{} Name：{}", employee.getDesc(), employee.getuId(), employee.getName());
    }
}

3.2 測試結(jié)果

22:23:37.166 [main] INFO  org.itstack.demo.design.test.ApiTest - 二級部門，雇員 Id：2 Name：花花
22:23:37.168 [main] INFO  org.itstack.demo.design.test.ApiTest - 三級部門，雇員 Id：4 Name：蹦蹦
22:23:37.169 [main] INFO  org.itstack.demo.design.test.ApiTest - 三級部門，雇員 Id：5 Name：大燒
22:23:37.169 [main] INFO  org.itstack.demo.design.test.ApiTest - 四級部門，雇員 Id：6 Name：虎哥
22:23:37.169 [main] INFO  org.itstack.demo.design.test.ApiTest - 四級部門，雇員 Id：7 Name：玲姐
22:23:37.169 [main] INFO  org.itstack.demo.design.test.ApiTest - 四級部門，雇員 Id：8 Name：秋雅
22:23:37.169 [main] INFO  org.itstack.demo.design.test.ApiTest - 二級部門，雇員 Id：3 Name：豆包

Process finished with exit code 0

• 從遍歷的結(jié)果可以看到，我們是順著樹形結(jié)構(gòu)的深度開始遍歷，一直到右側(cè)的節(jié)點3；雇員 Id：2、雇員 Id：4...雇員 Id：3

六、總結(jié)

• 迭代器的設(shè)計模式從以上的功能實現(xiàn)可以看到，滿足了單一職責(zé)和開閉原則，外界的調(diào)用方也不需要知道任何一個不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在使用上的遍歷差異?？梢苑浅７奖愕臄U展，也讓整個遍歷變得更加干凈整潔。
• 但從結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)上可以看到，迭代器模式的實現(xiàn)過程相對來說是比較負責(zé)的，類的實現(xiàn)上也擴增了需要外部定義的類，使得遍歷與原數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分開。雖然這是比較麻煩的，但可以看到在使用java的jdk時候，迭代器的模式還是很好用的，可以非常方便擴展和升級。
• 以上的設(shè)計模式場景實現(xiàn)過程可能對新人有一些不好理解點，包括；迭代器三個和接口的定義、樹形結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)關(guān)系、樹結(jié)構(gòu)深度遍歷思路。這些都需要反復(fù)實現(xiàn)練習(xí)才能深入的理解，事必躬親，親歷親為，才能讓自己掌握這些知識。

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