c# java 迭代器 思考(20121227 01:40)

很久之前便想动手写，无奈太懒。现在才开始动手，希望能尽快完成。
说起迭代器模式，不得不先说一下“镜像模式”（名字独创，不该称为模式）

所谓镜像模式，就是当函数返回引用对象时，理应返回该对象的拷贝，而不是直接返回该对象。
例如：

public class IDCard{
  string name;
  bool sex;
  //others...
}

public class IDCardList {
  private List<IDCard> list;
  public IDCardList() {
    list = new ArrayList<IDCard>();
    //get list from files.
  }

  public List<IDCard> GetList(){
    return list;
  }
}

当IDCardList::GetList() 直接将 list 返回自身让外部函数调用时，外部函数可能会直接对list进行修改（add 或者 remove），程序可能会产生未知错误。
所以，一般需写成：

public List<IDCard> GetList(){
  return new ArrayList<IDCard>(list);
}

这样会占用更多内存，但是这是没办法中的办法，除非可以保证调用者不会对原生list进行修改（程序由内部人员调用，且不供给二次开发者等等）。

如果使用c++的话，这样就好办多了，加上 const 就行。

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时过境迁，我现在多使用C++ 和C#了。正因如此，才有了关于本文的思考。

有次，一同事问我关于C#链表的用法（时代久远），由于我使用List比较多（C#的List 相当于Java的ArrayList），没使用过链表（基础差），随机上网搜索了相关资料（还TM现学现卖），便解决了同事的问题（还好没出丑）。

在过程中发现了C#的LinkedList如此奇葩!!->
1.不实现IList的接口 （当时认为相当于Java中List接口）
2.外漏 LinkedListNode，人家Java都使用内部类Entry封装好了

与上面两点看来，可见当时的无知。完全以Java的角度先入为主了。//（其实当时我使用Java的链表也不多，到现在写起文章才记起是使用void add(int index, T o)这样的接口）
首先看看IList的接口代码，如下：

public interface IList<T> : ICollection<T>, IEnumerable<T>, IEnumerable
{
  int IndexOf(T item);
  void Insert(int index, T item);
  void RemoveAt(int index);
  T this[int index] { get; set; } //索引
}

由于第一点，所以不能对链表使用索引。思考几许，方如梦初醒！Java中可以使用索引！所以迫不及待查看了Java中LinkedList的实现代码，更期待的是希望会有奇技淫巧之优化代码。

http://developer.classpath.org/doc/java/util/LinkedList-source.html 代码如下：

public T get(int index)
{
  checkBoundsExclusive(index);
  return getEntry(index).data;
}

Entry<T> getEntry(int n)
{
  Entry<T> e;
  if (n < size / 2){
    e = first;
    while (n-- > 0)
      e = e.next;
  }
  else{
    e = last;
    while (++n < size)
      e = e.previous;
  }
  return e;
}

代码的确对索引有所优化，但是遍历一次链表下来，所需要的时间复杂度是O((n/2)! * 2) 啊！！！（这里可能有误，时间复杂度概念不好，望指教）

LinkedList::add(int index, T o) 和LinkedList::remove(int index, T o) 的都是浮云啊！！
所以，不难看出微软在设计.Net类库时，为何要将LinkedListNode独立提出来了吧？（效率问题，但真的是这原因吗？@老赵）

public LinkedListNode<T> AddAfter(LinkedListNode<T> node, T value)
{
  this.VerifyReferencedNode(node); //判断node是否属于该链表
  LinkedListNode<T> node2 = new LinkedListNode<T>((LinkedList<T>) this, value, node, node.forward);
  this.count += 1;
  this.version += 1;
  return node2;
}

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对比Java和C#的设计，谁好谁坏，不是我评论得了。

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当然，Java并不就因此没办法了，他还有迭代器（Iterator）！并且在JDK 1.5 版本中，新增了foreach。配合使用真的是简单方便。

for(Iterator<IDCard> : idCardList) //这里假设class IDCardList 已经实现了 iterator 并将GetList()接口改成iterator()
{
//...
}

在这里再说个题外话，以前读书时，听某个老师说写Java程序时最好不要使用Java Tiger和更新的版本，因为大量企业目前都使用Java 1.4，并且新版本还有很多未知的Bug，这意味着不能使用泛型和不能使用foreach。现在回想起真想干他一千次，Java出新版本本意就在更方便地编码，而他却叫人不要使用。可惜那时懵懂，对此还TM深信不疑。

在很长的一段时间，对迭代器都没太深入的认识（就是说你现在精通了？！？），直到见识了C# 的迭代器。

public interface IEnumerable<T>
{
  IEnumerator<T> GetEnumerator();
}

public interface IEnumerator<T>
{
  bool MoveNext();
  T Current { get; }
  void Reset();
}

相信很多人都对IEnumerable 和 IEnumerator 这两个类有疑惑，傻傻分不清楚。

IEnumerable 只返回一个IEnumerator，这样的设计是不是很多余？（2012.12.27:翻查Java的API才知道有Iterable。Iterator是1.2版本新增的，而Iterable是1.5版本才有的。[下面相关的文章删了 = =]）

写到这里让我回想起一个在CSDN论坛中关于设计IEnumerable的讨论，非常有营养的，可惜找不到地址，哪位仁兄可以找下？^_^
大概就是：.Net的集合类库中，为何有GetEnumerator()的实现，而不能让用户外部注入迭代器，例如增加接口:void SetEnumerator(IEnumerator e);
还有为何在ArrayList中的成员变量_items，设为private而不是protected？（对哦为何呢？保护原基础类不受外界干扰吗？@老赵, 如果这样下面一句继承原类还是无法方便实现）
在原帖中还提到了为何需要迭代器模式，例如目前遍历ArrayList的顺序是从0~Count-1，使用自己的迭代器可以设为倒序迭代(Count-1~0)，此时，我对迭代器有了更进一步的认识，但是依然模糊。

在后来的思考中，明白了IEnumerable 和 IEnumerator 的区别。
其中 IEnumerator 就相当于Java 中的Iterator
而接口IEnumerable 意为可迭代的，其实可以看成是创建迭代器的工具，但为何要有IEnumerable呢？请看：(C#)

void PrintDifferentStyle(IEnumerable<IDCard> enum)
{
  foreach(var id in enum)
  {
    Console.WriteLine("姓名:"+id.Name+" 性别:"+id.Sex);
  }
  foreach(var id in enum)
  {
    Console.WriteLine("性别:"+id.Sex + " 姓名:"+id.Name);
  }
  //当然还可以输出HTML表格诸如此类的
}

想象下，如果没有IEnumerable而只有IEnumerator，一个迭代器能重复迭代吗？当然IEnumerator 还是有提供Reset功能的，但是Java API却没有。

void PrintDifferentStyle(IEnumerator<IDCard> enum)
{
  while(enum.MoveNext())
  {
    var id = enum.Current;
    Console.WriteLine("姓名:"+id.Name+" 性别:"+id.Sex);
  }
  enum.Reset();
  while(enum.MoveNext())
  {
    var id = enum.Current;
    Console.WriteLine("性别:"+id.Sex + " 姓名:"+id.Name);
  }
  //当然还可以输出HTML表格诸如此类的
}

但这不是万能的，例如我需要在迭代器中保留当前状态，而又需要重新遍历时，便无计可施了。

KeyValuePair<IDCard,IDCard> MakePair(IEnumerable<IDCard> enum)
{
  var eor0 = enum.GetEnumerator();
  var eor1 = enum.GetEnumerator();
  while(true)
  {
    while(eor0.MoveNext())
    {
      if(eor0.Current.Sex)
      {
        break;
      }
    }
    while(eor0.MoveNext())
    {
      if(!eor1.Current.Sex)
      {
        break;
      }
    }
    if(xxxx)//配对成功
    {
      return new KeyValuePair<IDCard,IDCard>(eor0.Current,eor1.Current);
    }
    if(yyyy)
    {
      break;
    }
  }
}

好的，现在回来看看Java中的迭代器：

public interface Iterable<T> { //java.lang 1.5
  Iterator<T> iterator();
}

public interface Iterator<T> { //java.util 1.2
　boolean hasNext();
　T next();
　void remove();
}

//旧版本使用
public interface Enumeration<E> { //java.util 1.0
  boolean hasMoreElements();
  E nextElement();
}

在新版本的Iterator 和 旧版本的Enumeration比起来，相对的API缩短之外，还多了remove方法。

我。。。。不得不吐槽。。。。卧槽！！！怎么会多了个remove方法！！！！迭代器不是只负责迭代吗！？！为何要增加一个remove的API啊！！！这不是增加了修改原集合的权限么？！？那位Java达人能告诉我一下，他是怎么设计的？！？！原文最初的，在Java中不能使用迭代器实现了！！！
还有就是Java中List的设计，get 和set 是不是应该分开啊？返回一个接口只拥有只读权限的。（C#中也存在此问题，请教）

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注：本文代码由于谈论了C#和Java，所以代码有点混乱，并且直接在文章里写，没经过运行测试，如果错误欢迎斧正。