技术成神之路：设计模式（十一）迭代器模式

前言

迭代器这个词听到并不陌生吧，我们再开发中遍历HashMap 和 HashSet的时候 用到的迭代器和这里的迭代器是一个概念，当然，这个模式不是教你如何去实现的，而是以了解为主。

介绍

迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为型设计模式，它帮助我们在不暴露集合内部结构的情况下，可以顺序访问集合中的元素。它将集合对象的遍历行为抽象出来，放到一个迭代器对象中，这样可以使得遍历行为和集合对象的实现分离。

1. 定义

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提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而不暴露该对象的内部表示。

2. 主要作用

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• 为各种聚合结构提供一种统一的遍历方法。
• 使得客户端不需要了解集合的内部结构就可以遍历集合。
• 分离集合对象的遍历行为，封装在迭代器中。

3. 解决的问题

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• 隐藏集合的内部结构，使得集合的实现和使用分离。
• 提供一致的遍历接口，方便客户端对不同的集合进行遍历。
• 使得集合的遍历代码与集合本身解耦，增强代码的可维护性。

4. 模式原理

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包含角色：

1. 迭代器接口（Iterator）： 定义访问和遍历元素的接口。
2. 具体迭代器（Concrete Iterator）： 实现迭代器接口，负责遍历集合中的元素。
3. 聚合接口（Aggregate）： 定义创建迭代器对象的接口。
4. 具体聚合（Concrete Aggregate）： 实现聚合接口，创建相应的具体迭代器对象。

UML类图：

示例代码：

// 迭代器接口
interface Iterator<T> {boolean hasNext();T next();
}// 聚合接口
interface Aggregate<T> {Iterator<T> createIterator();
}// 具体聚合类
class ConcreteAggregate<T> implements Aggregate<T> {private List<T> items;ConcreteAggregate(List<T> items) {this.items = items;}@Overridepublic Iterator<T> createIterator() {return new ConcreteIterator<>(items);}
}// 具体迭代器类
class ConcreteIterator<T> implements Iterator<T> {private List<T> items;private int index;ConcreteIterator(List<T> items) {this.items = items;this.index = 0;}@Overridepublic boolean hasNext() {return index < items.size();}@Overridepublic T next() {if (!hasNext()) {throw new NoSuchElementException();}return items.get(index++);}
}// 客户端代码
public class Main {public static void main(String[] args) {List<String> items = List.of("a", "b", "c", "d");Aggregate<String> aggregate = new ConcreteAggregate<>(items);Iterator<String> iterator = aggregate.createIterator();while (iterator.hasNext()) {String item = iterator.next();System.out.println(item);}}
}

一眼看去，emm… 好模式，有点绕🤦‍♂️

你只需要知道上面代码的目的就是吧数据 放到 Iterator 中，然后再对数据进行操作就行了

迭代器模式在我们开发中很常见，Java集合框架中的大多数集合类都提供了自己的具体迭代器实现:

• 迭代器接口：Iterator接口。
• 具体迭代器：如ArrayList.Itr、HashSet.HashIterator、LinkedList.ListItr等。
• 聚合接口：Collection接口及其子接口如List、Set、Queue等。
• 具体聚合：如ArrayList、HashSet、LinkedList等具体集合类。

所以对于我们而言，已经很少会去自己实现迭代器了，因此，对于迭代器模式在于了解而非应用。

5. 优缺点

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优点：

• 简化了遍历集合的操作，客户端不需要了解集合的内部结构。
• 提供了一致的接口，支持不同类型的集合进行遍历。
• 分离了集合对象和遍历行为，增强代码的扩展性和可维护性。

缺点：

• 引入了多个新的接口和实现类，增加了系统的抽象度和理解难度。

6. 应用场景

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1. 需要访问一个聚合对象的内容而无需暴露其内部表示。
2. 需要为不同类型的聚合对象提供统一的遍历接口。
3. 需要使用不同的方式遍历一个聚合对象。

上面一直在说 不暴露集合内部结构 可能有人会疑惑，你明明把一个集合都传进去了，内部元素不都暴漏无疑了吗？其实这里的 内部结构 指的是客户端代码不需要知道容器是如何实现数据存储和组织的，只需要通过统一的迭代器接口来访问容器中的元素。

通俗地说，迭代器模式允许你遍历一个集合，而不需要知道集合的底层实现细节。主要是解耦合，因为迭代器模式可以支持多种遍历方式顺序遍历、逆序遍历、跳跃遍历等，完全可以独立出来 自成一派。

7. 总结

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迭代器模式提供了一种方法，可以在不暴露集合内部结构的情况下，顺序访问集合中的各个元素。它使得集合对象的遍历行为和集合本身分离，提供了一致的接口，增强了代码的可扩展性和可维护性。