Design Pattern

Iterator Design Pattern

nguyen.le , 15 min read

Giới thiệu nội dung bài viết

Chào các em, chủ đề hôm nay của anh sẽ bàn về Design Pattern Iterator ? Khi nào chúng ta sẽ dùng nó trong lập trình.

1- Iterator Pattern là gì ?

Đây là pattern giúp chúng ta có thể duyệt qua tất các tập hợp một cách như nhau. Anh lấy ví dụ mình có thể lưu mảng 10 phần tử sinh viên trong mảng array, arraylist hoặc set. Do các mảng lưu trữ dữ liệu khác nhau như Array mình dùng index để lấy gía trị phần tử như student[1] còn ArrayList thì dùng method get(1). Như vậy có cách nào mà mình có thể duyệt qua mảng mà không quan tâm cấu trúc dữ liệu của nó là Array hay ArrayList không? Thì Iterator có thể làm được

2- Khi nào nên dùng Iterator

Chúng ta sử dụng Iterator khi chúng ta muốn duỵệt qua các phần tử trong tập hợp và không quan tâm cấu trúc nó là gì miễn là cài đặt đúng các phương thức của Iterator

3- Iterator UML

Abstract Factory UML

4- Iterator Code

Trong ví dụ sau đây mình sẽ viết một Iterator lấy các Profile của bạn mình và gửi tin nhắn tới các bạn của mình. Có thể các bạn của mình là dùng Facebook hoặc Twitter. Mình cũng dùng một phương pháp để duyệt qua danh sách. Mình không quan tâm bạn mình là dùng mạng xã hội nào miễn là cài đặt Iterator của mình là được.

Bước 1 : Tạo Interface Iterator có các phương thức duyệt qua mảng

1
2
3
4
5
6
7
public interface ProfileIterator {
    boolean hasNext();

    Profile getNext();

    void reset();
}

Bước 2 : Các mạng xã hội facebook,twiter cài đặt chung một interface. Sau này chúng ta muốn có zalo hay bất cứ mạng xã hội nào chỉ cần cài đặt interface Profile Iterator thì mình đều có 1 duyệt phần tử y chang như các phương thức mình đã định nghĩa trong Iterator. Chứ mình không phải đập code hoặc viết thêm code cho phần zalo mà mình sử dụng cái đã có sẳn. Ở đây chú ý cho anh phương thức hasNext. Mỗi tập hợp phải tự cài đặt theo cách của mình. Khi nào anh gọi hasNext thì trả về cho anh phần tử tiếp theo.

Cũng như ví dụ về array và arraylist nếu 2 tập hợp này cùng cài đặt Iterator thì trong phương thức hasNext . Array và ArrayList phải tự viết theo cách của mình. Anh chỉ cần gọi hasNext thì sẽ nhận được phần tử tiếp theo.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
public class FacebookIterator implements ProfileIterator {
    private Facebook facebook;
    private String type;
    private String email;
    private int currentPosition = 0;
    private List<String> emails = new ArrayList<>();
    private List<Profile> profiles = new ArrayList<>();

    public FacebookIterator(Facebook facebook, String type, String email) {
        this.facebook = facebook;
        this.type = type;
        this.email = email;
    }

    private void lazyLoad() {
        if (emails.size() == 0) {
            List<String> profiles = facebook.requestProfileFriendsFromFacebook(this.email, this.type);
            for (String profile : profiles) {
                this.emails.add(profile);
                this.profiles.add(null);
            }
        }
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        lazyLoad();
        return currentPosition < emails.size();
    }

    @Override
    public Profile getNext() {
        if (!hasNext()) {
            return null;
        }

        String friendEmail = emails.get(currentPosition);
        Profile friendProfile = profiles.get(currentPosition);
        if (friendProfile == null) {
            friendProfile = facebook.requestProfileFromFacebook(friendEmail);
            profiles.set(currentPosition, friendProfile);
        }
        currentPosition++;
        return friendProfile;
    }

    @Override
    public void reset() {
        currentPosition = 0;
    }
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
public class LinkedInIterator implements ProfileIterator {
    private LinkedIn linkedIn;
    private String type;
    private String email;
    private int currentPosition = 0;
    private List<String> emails = new ArrayList<>();
    private List<Profile> contacts = new ArrayList<>();

    public LinkedInIterator(LinkedIn linkedIn, String type, String email) {
        this.linkedIn = linkedIn;
        this.type = type;
        this.email = email;
    }

    private void lazyLoad() {
        if (emails.size() == 0) {
            List<String> profiles = linkedIn.requestRelatedContactsFromLinkedInAPI(this.email, this.type);
            for (String profile : profiles) {
                this.emails.add(profile);
                this.contacts.add(null);
            }
        }
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        lazyLoad();
        return currentPosition < emails.size();
    }

    @Override
    public Profile getNext() {
        if (!hasNext()) {
            return null;
        }

        String friendEmail = emails.get(currentPosition);
        Profile friendContact = contacts.get(currentPosition);
        if (friendContact == null) {
            friendContact = linkedIn.requestContactInfoFromLinkedInAPI(friendEmail);
            contacts.set(currentPosition, friendContact);
        }
        currentPosition++;
        return friendContact;
    }

    @Override
    public void reset() {
        currentPosition = 0;
    }
}

Bước 3 : Mình tạo đối tượng profile chứa thông tin về người dùng.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
public class Profile {
    private String name;
    private String email;
    private Map<String, List<String>> contacts = new HashMap<>();

    public Profile(String email, String name, String... contacts) {
        this.email = email;
        this.name = name;

        // Parse contact list from a set of "friend:email@gmail.com" pairs.
        for (String contact : contacts) {
            String[] parts = contact.split(":");
            String contactType = "friend", contactEmail;
            if (parts.length == 1) {
                contactEmail = parts[0];
            }
            else {
                contactType = parts[0];
                contactEmail = parts[1];
            }
            if (!this.contacts.containsKey(contactType)) {
                this.contacts.put(contactType, new ArrayList<>());
            }
            this.contacts.get(contactType).add(contactEmail);
        }
    }

    public String getEmail() {
        return email;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public List<String> getContacts(String contactType) {
        if (!this.contacts.containsKey(contactType)) {
            this.contacts.put(contactType, new ArrayList<>());
        }
        return contacts.get(contactType);
    }
}

Mình giả lập mạng social network vì dụ như khi gọi lên facebook thì chờ một khoản thời gian, sau đó facebook trả lại kết quả 1 Profie người dùng cho mỉnh.

1
2
3
4
public interface SocialNetwork {
    ProfileIterator createFriendsIterator(String profileEmail);
    ProfileIterator createCoworkersIterator(String profileEmail);
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
public class Facebook implements SocialNetwork {
    private List<Profile> profiles;

    public Facebook(List<Profile> cache) {
        if (cache != null) {
            this.profiles = cache;
        } else {
            this.profiles = new ArrayList<>();
        }
    }

    public Profile requestProfileFromFacebook(String profileEmail) {
        // Here would be a POST request to one of the Facebook API endpoints.
        // Instead, we emulates long network connection, which you would expect
        // in the real life...
        simulateNetworkLatency();
        System.out.println("Facebook: Loading profile '" + profileEmail + "' over the network...");

        // ...and return test data.
        return findProfile(profileEmail);
    }

    public List<String> requestProfileFriendsFromFacebook(String profileEmail, String contactType) {
        // Here would be a POST request to one of the Facebook API endpoints.
        // Instead, we emulates long network connection, which you would expect
        // in the real life...
        simulateNetworkLatency();
        System.out.println("Facebook: Loading '" + contactType + "' list of '" + profileEmail + "' over the network...");

        // ...and return test data.
        Profile profile = findProfile(profileEmail);
        if (profile != null) {
            return profile.getContacts(contactType);
        }
        return null;
    }

    private Profile findProfile(String profileEmail) {
        for (Profile profile : profiles) {
            if (profile.getEmail().equals(profileEmail)) {
                return profile;
            }
        }
        return null;
    }

    private void simulateNetworkLatency() {
        try {
            Thread.sleep(2500);
        } catch (InterruptedException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public ProfileIterator createFriendsIterator(String profileEmail) {
        return new FacebookIterator(this, "friends", profileEmail);
    }

    @Override
    public ProfileIterator createCoworkersIterator(String profileEmail) {
        return new FacebookIterator(this, "coworkers", profileEmail);
    }

}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
public class LinkedIn implements SocialNetwork {
    private List<Profile> contacts;

    public LinkedIn(List<Profile> cache) {
        if (cache != null) {
            this.contacts = cache;
        } else {
            this.contacts = new ArrayList<>();
        }
    }

    public Profile requestContactInfoFromLinkedInAPI(String profileEmail) {
        // Here would be a POST request to one of the LinkedIn API endpoints.
        // Instead, we emulates long network connection, which you would expect
        // in the real life...
        simulateNetworkLatency();
        System.out.println("LinkedIn: Loading profile '" + profileEmail + "' over the network...");

        // ...and return test data.
        return findContact(profileEmail);
    }

    public List<String> requestRelatedContactsFromLinkedInAPI(String profileEmail, String contactType) {
        // Here would be a POST request to one of the LinkedIn API endpoints.
        // Instead, we emulates long network connection, which you would expect
        // in the real life.
        simulateNetworkLatency();
        System.out.println("LinkedIn: Loading '" + contactType + "' list of '" + profileEmail + "' over the network...");

        // ...and return test data.
        Profile profile = findContact(profileEmail);
        if (profile != null) {
            return profile.getContacts(contactType);
        }
        return null;
    }

    private Profile findContact(String profileEmail) {
        for (Profile profile : contacts) {
            if (profile.getEmail().equals(profileEmail)) {
                return profile;
            }
        }
        return null;
    }

    private void simulateNetworkLatency() {
        try {
            Thread.sleep(2500);
        } catch (InterruptedException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public ProfileIterator createFriendsIterator(String profileEmail) {
        return new LinkedInIterator(this, "friends", profileEmail);
    }

    @Override
    public ProfileIterator createCoworkersIterator(String profileEmail) {
        return new LinkedInIterator(this, "coworkers", profileEmail);
    }
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
- Sau khi lấy được danh sách người dùng mình có thể duyệt qua bằng vòng lệnh while (iterator.hasNext()) để kiểm tra xem đã duyệt hết các phần tử chưa.

public class SocialSpammer {
    public SocialNetwork network;
    public ProfileIterator iterator;

    public SocialSpammer(SocialNetwork network) {
        this.network = network;
    }

    public void sendSpamToFriends(String profileEmail, String message) {
        System.out.println("\nIterating over friends...\n");
        iterator = network.createFriendsIterator(profileEmail);
        while (iterator.hasNext()) {
            Profile profile = iterator.getNext();
            sendMessage(profile.getEmail(), message);
        }
    }

    public void sendSpamToCoworkers(String profileEmail, String message) {
        System.out.println("\nIterating over coworkers...\n");
        iterator = network.createCoworkersIterator(profileEmail);
        while (iterator.hasNext()) {
            Profile profile = iterator.getNext();
            sendMessage(profile.getEmail(), message);
        }
    }

    public void sendMessage(String email, String message) {
        System.out.println("Sent message to: '" + email + "'. Message body: '" + message + "'");
    }
}

Bước cuối cùng là mình test chương trình

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
public class Demo {
    public static Scanner scanner = new Scanner(System.in);

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Please specify social network to target spam tool (default:Facebook):");
        System.out.println("1. Facebook");
        System.out.println("2. LinkedIn");
        String choice = scanner.nextLine();

        SocialNetwork network;
        if (choice.equals("2")) {
            network = new LinkedIn(createTestProfiles());
        }
        else {
            network = new Facebook(createTestProfiles());
        }

        SocialSpammer spammer = new SocialSpammer(network);
        spammer.sendSpamToFriends("anna.smith@bing.com",
                "Hey! This is Anna's friend Josh. Can you do me a favor and like this post [link]?");
        spammer.sendSpamToCoworkers("anna.smith@bing.com",
                "Hey! This is Anna's boss Jason. Anna told me you would be interested in [link].");
    }

    public static List<Profile> createTestProfiles() {
        List<Profile> data = new ArrayList<Profile>();
        data.add(new Profile("anna.smith@bing.com", "Anna Smith", "friends:mad_max@ya.com", "friends:catwoman@yahoo.com", "coworkers:sam@amazon.com"));
        data.add(new Profile("mad_max@ya.com", "Maximilian", "friends:anna.smith@bing.com", "coworkers:sam@amazon.com"));
        data.add(new Profile("bill@microsoft.eu", "Billie", "coworkers:avanger@ukr.net"));
        data.add(new Profile("avanger@ukr.net", "John Day", "coworkers:bill@microsoft.eu"));
        data.add(new Profile("sam@amazon.com", "Sam Kitting", "coworkers:anna.smith@bing.com", "coworkers:mad_max@ya.com", "friends:catwoman@yahoo.com"));
        data.add(new Profile("catwoman@yahoo.com", "Liza", "friends:anna.smith@bing.com", "friends:sam@amazon.com"));
        return data;
    }
}