您可於此 design_pattern repo 下載 Design Pattern 系列程式碼。
需求Permalink
我們的任務是設計一個檔案系統搜尋工具，需求如下：
- 使用者可以選擇不同的檔案搜尋方式，例如 廣度優先搜尋 (BFS) 或 深度優先搜尋 (DFS)。
- 客戶端不需要關心搜尋邏輯的實現細節，只需使用統一的迭代器介面來遍歷搜尋結果。
- 系統需要具備擴展性，方便新增其他搜尋法，例如基於檔案大小排序的搜尋。
物件導向分析 (OOA)Permalink
理解需求後，讓我們來快速實作物件導向分析吧！
察覺 ForcesPermalink
在未使用設計模式的情況下，我們可能面臨以下挑戰：
-
高耦合性 (High Coupling)：
- 客戶端需要直接操作每種搜尋方式的實現細節，導致代碼臃腫且難以維護。
-
缺乏一致性 (Lack of Consistency)：
- 不同搜尋方式的結果訪問方式可能不一致。
-
違反開放關閉原則 (Violates OCP)：
- 若新增搜尋法或更改現有搜尋邏輯，需要修改客戶端程式碼。
套用 Iterator Pattern (Solution) 得到新的 Context (Resulting Context)Permalink
做完 OOA，察覺 Forces，看清楚整個 Context 後，就可以來套用 Iterator Pattern 解決這個問題。
迭代器模式允許我們對搜尋結果進行順序訪問，而不需要暴露搜尋邏輯的細節。
先來看一下 Iterator Pattern 的 UML：
以下是 Iterator Pattern 的主要角色：
- Iterator (迭代器介面)：定義訪問搜尋結果的方法，例如
hasNext()和next()。 - ConcreteIterator (具體迭代器)：實現不同的搜尋邏輯，如 BFS 或 DFS。
- Aggregate (聚合介面)：定義方法來創建迭代器。
- ConcreteAggregate (具體聚合類別)：實現聚合介面，提供檔案系統資料的具體實現。
將 Iterator Pattern 套用到我們的應用吧
物件導向程式設計 (OOP)Permalink
[Iterator]
interface Iterator<T> {
fun hasNext(): Boolean
fun next(): T
}
[Aggregate: FileSystem]
interface FileSystem {
fun createIterator(): Iterator<File>
}
[ConcreteIterator: BFSIterator, DFSIterator]
class BFSIterator(private val root: File) : Iterator<File> {
private val queue = ArrayDeque<File>()
init {
queue.add(root)
}
override fun hasNext(): Boolean {
return queue.isNotEmpty()
}
override fun next(): File {
if (!hasNext()) throw NoSuchElementException()
val current = queue.removeFirst()
if (current.isDirectory) {
queue.addAll(current.listFiles().orEmpty())
}
return current
}
}
class DFSIterator(private val root: File) : Iterator<File> {
private val stack = ArrayDeque<File>()
init {
stack.add(root)
}
override fun hasNext(): Boolean {
return stack.isNotEmpty()
}
override fun next(): File {
if (!hasNext()) throw NoSuchElementException()
val current = stack.removeLast()
if (current.isDirectory) {
stack.addAll(current.listFiles().orEmpty())
}
return current
}
}
[ConcreteAggregate: DefaultFileSystem]
class DefaultFileSystem(private val root: File, private val searchMethod: SearchMethod) : FileSystem {
override fun createIterator(): Iterator<File> {
return when (searchMethod) {
SearchMethod.BFS -> BFSIterator(root)
SearchMethod.DFS -> DFSIterator(root)
}
}
}
enum class SearchMethod {
BFS, DFS
}
[File]
data class File(val name: String, val isDirectory: Boolean, val children: List<File> = emptyList()) {
fun listFiles(): List<File> = if (isDirectory) children else emptyList()
}
[Client]
fun main() {
val fileSystem = DefaultFileSystem(
root = File(
name = "root",
isDirectory = true,
children = listOf(
File("file1.txt", false),
File("folder1", true, listOf(
File("file2.txt", false),
File("file3.txt", false)
)),
File("folder2", true, listOf(
File("file4.txt", false)
))
)
),
searchMethod = SearchMethod.BFS
)
val iterator = fileSystem.createIterator()
println("Files:")
while (iterator.hasNext()) {
println("- ${iterator.next().name}")
}
}
[Output]
Files:
- root
- file1.txt
- folder1
- folder2
- file2.txt
- file3.txt
- file4.txt
結論Permalink
透過 Iterator Pattern，我們成功實現了不同搜尋法的整合，讓客戶端能以一致的方式訪問搜尋結果。此模式提升了系統的靈活性與擴展性，特別適合處理多種遍歷邏輯的場景，例如檔案搜尋、樹狀結構遍歷等。
Leave a comment