Iterator Pattern(반복자 패턴)

반복자 패턴이란?

컬렉션의 요소들의 기본 표현(리스트, 스택, 트리 등)을 노출하지 않고 그들을 하나씩 순회할 수 있도록 하는 행동 디자인 패턴

 

 

반복자 패턴은 컬렉션의 순회 동작을 반복자라는 별도의 객체로 추출한다. 반복자 객체는 알고리즘 자체를 구현하는 것 외에도 모든 순회 세부 정보들(현재 위치 및 남은 요소들의 수 등)을 캡슐화하기 때문에 여러 반복자들은 서로 독립적으로 동시에 같은 컬렉션을 통과할 수 있다. 

 

일반적으로 반복자들은 컬렉션의 요소들을 가져오기 위한 하나의 주 메서드를 제공하고, 클라이언트는 이 메서드를 더 이상 아무것도 반환하지 않을 때까지 계속 실행할 수 있다.

 

구조

• Iterator

컬렉션의 순회에 필요한 작업들을 선언한 반복자 인터페이스

 

• ConcreteIterator

컬렉션 순회를 위한 특정 알고리즘들을 구현한 구상 클래스로, 반복자 객체는 순회의 진행 상황을 자체적으로 추적해야 한다. 이는 여러 반복자들이 같은 컬렉션을 서로 독립적으로 순회할 수 있도록 한다.

 

• IterableCollection

컬렉션과 호환되는 반복자들을 가져오기 위한 하나 이상의 메서드들을 선언한 컬렉션 인터페이스

 

• ConcreteCollection

클라이언트가 요청할 때마다 특정 구상 반복자 클래스의 새 인스턴스들을 반환하는 구상 클래스

 

예시

Iterator

모든 반복자에 대한 공통 인터페이스

public interface Iterator {
    boolean hasNext();

    String getNext();
}

 

ConcreteIterator

반복자는 순회하는 컬렉션에 대한 참조를 가지며, 다른 반복자들과 별도로 컬렉션을 순회하기 때문에 반복자 상태를 저장해야 한다.

public class ConcreteIterator implements Iterator {
    List<String> list;
    private int nextIndex = 0;

    public ConcreteIterator(List<String> list) {
        this.list = list;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return nextIndex < list.length;
    }

    @Override
    public String next() {
        return list.get(nextIndex++);
    }
}

 

IterableCollection

반복자들을 생성하기 위한 메서드를 선언한다.

public interface IterableCollection {
     Iterator createIterator();
}

 

ConcreteCollection

public class ConcreteCollection implements IterableCollection {
    List<String> list;

    public ConcreteCollection() {
        this.list = new ArrayList<>();
    }

    public void add(String text) {
        list.add(text);
    }

    @Override
    public Iterator createIterator() {
        return new ConcreteIterator(list);
    }
}

 

 

Client

public class Client {
    ConcreteCollection collection = new ConcreteCollection();
    collection.add("a");
    collection.add("b");
    collection.add("c");
    collection.add("d");
    collection.add("e");

    Iterator iterator = collection.createIterator();

    while(iterator.hasNext()) {
        System.out.printf("%s -> ", iterator.next());
    }
}

 

적용

1. 컬렉션 내부의 복잡한 데이터 구조를 보안이나 편의상의 이유로 클라이언트로부터 숨기는 경우
2. 순회 코드의 중복을 줄여야 하는 경우
3. 코드가 다른 데이터 구조들을 순회할 수 있기를 원하거나 또는 이러한 구조들의 유형을 미리 알 수 없는 경우

 

장단점

장점

• 단일 책임 원칙. 순회 알고리즘들을 별도의 클래스들로 추출하여 클라이언트 코드와 컬렉션들을 정돈할 수 있다.
• 개방/폐쇄 원칙. 새로운 유형의 컬렉션들과 반복자들을 구현할 수 있으며 이들을 수정없이 기존 코드에 전달할 수 있다.
• 반복자 객체에는 자신의 고유한 순회 상태가 포함되어 있어서, 같은 컬렉션을 병렬로 순회할 수 있고, 순회를 지연하고 필요할 때 계속할 수 있다.

 

단점

• 단순한 컬렉션들과만 작동하는 경우 반복자 패턴을 적용하는 것은 과도할 수 있다.
• 반복자를 사용하는 것은 일부 특수 컬렉션들의 요소들을 직접 탐색하는 것보다 덜 효과적일 수 있다.