迭代器模式（Iterator）

📖 迭代器模式（Iterator）

迭代器模式是一种行为设计模式，它通过提供统一的遍历接口，解耦集合数据的存储结构与遍历逻辑，使客户端无需了解集合内部实现即可访问元素。

✨ 模式动机

在软件开发中，集合对象的存储结构可能会随着需求变化而改变，但客户端代码通常只关心如何遍历集合中的元素。迭代器模式通过引入一个迭代器对象，隐藏集合的复杂实现，使得客户端代码可以以一致的方式访问集合中的元素。

🛠️ 模式结构

迭代器模式的主要结构包括：

  1. 迭代器接口（Iterator）：定义遍历元素的方法。
  2. 具体迭代器（Concrete Iterator）：实现迭代器接口，负责具体的遍历逻辑。
  3. 集合接口（Aggregate）：定义创建迭代器的方法。
  4. 具体集合（Concrete Aggregate）：实现集合接口，返回具体迭代器实例。

💻 示例代码

以下是一个使用 Java 实现迭代器模式的示例：

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// 定义迭代器接口
public interface Iterator<T> {
    boolean hasNext();
    T next();
}

// 定义集合接口
public interface Aggregate<T> {
    Iterator<T> createIterator();
}

// 具体集合实现
public class ConcreteAggregate<T> implements Aggregate<T> {
    private List<T> items = new ArrayList<>();

    public void addItem(T item) {
        items.add(item);
    }

    @Override
    public Iterator<T> createIterator() {
        return new ConcreteIterator<>(items);
    }
}

// 具体迭代器实现
public class ConcreteIterator<T> implements Iterator<T> {
    private List<T> items;
    private int position = 0;

    public ConcreteIterator(List<T> items) {
        this.items = items;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return position < items.size();
    }

    @Override
    public T next() {
        return items.get(position++);
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteAggregate<String> aggregate = new ConcreteAggregate<>();
        aggregate.addItem("A");
        aggregate.addItem("B");
        aggregate.addItem("C");

        Iterator<String> iterator = aggregate.createIterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

📚 优缺点

优点

  1. 提供统一的遍历接口，简化客户端代码。
  2. 支持多种遍历方式（正序、逆序等）。
  3. 符合单一职责原则和开闭原则。

缺点

  1. 增加了类的数量，可能导致系统复杂性提高。
  2. 对于简单集合，使用迭代器可能显得多余。

🔗 相关设计模式

  • 组合模式（Composite）：与迭代器模式结合使用，可以遍历复杂的树形结构。
  • 访问者模式（Visitor）：可以与迭代器模式结合，处理集合中的元素。

📖 附录

📘 推荐阅读

  • 《设计模式：可复用面向对象软件的基础》——Erich Gamma 等
  • 《Head First 设计模式》——Eric Freeman 等

🔗 参考链接