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

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

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

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

包含角色：

迭代器接口（Iterator）：定义访问和遍历元素的接口。
具体迭代器（Concrete Iterator）：实现迭代器接口，负责遍历集合中的元素。
聚合接口（Aggregate）：定义创建迭代器对象的接口。
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：

java 复制代码

// 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;
    }

    @Override
    public 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;
    }

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

    @Override
    public 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

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

需要访问一个聚合对象的内容而无需暴露其内部表示。
需要为不同类型的聚合对象提供统一的遍历接口。
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

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。