23中设计模式-迭代器(Iterator)设计模式

迭代器设计模式

🚩什么是迭代器设计模式？
🚩迭代器设计模式的特点
🚩迭代器设计模式的结构
🚩迭代器设计模式的优缺点
🚩迭代器设计模式的Java实现
🚩代码总结
🚩总结

🚩什么是迭代器设计模式？

迭代器设计模式（Iterator Pattern） 是一种 行为型设计模式，它提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。迭代器模式将遍历数据的职责从聚合对象中分离出来，使得聚合对象可以更专注于数据存储，而迭代器则专注于遍历数据。

使用场景

访问一个聚合对象的内容而无需暴露其内部表示
为聚合对象提供多种遍历方式
为不同的聚合结构提供统一的遍历接口
适用于 集合类 、树形结构 、图结构 等数据结构的遍历

🚩迭代器设计模式的特点

分离集合对象的遍历行为：将遍历算法与集合对象分离
多种遍历方式：可以为同一个聚合对象提供多种遍历方式
统一的遍历接口：为不同的聚合结构提供统一的遍历接口
简化聚合接口：聚合对象不需要提供多种遍历方法
并行遍历：支持对同一聚合对象的多个同时遍历

🚩迭代器设计模式的结构

迭代器模式主要包含以下部分：

Iterator（迭代器接口）：定义访问和遍历元素的接口
ConcreteIterator（具体迭代器）：实现迭代器接口，跟踪当前访问位置
Aggregate（聚合接口）：定义创建相应迭代器对象的接口
ConcreteAggregate（具体聚合）：实现创建相应迭代器的接口
Client（客户端）：通过迭代器遍历聚合对象

🚩迭代器设计模式的优缺点

✅ 优点

支持多种遍历方式：可以同时使用不同的方式遍历同一个聚合
简化聚合类：将遍历逻辑从聚合类中分离出来
符合单一职责原则：将管理集合和遍历集合的职责分离
符合开闭原则：可以新增迭代器而无需修改聚合类
隐藏内部实现：客户端无需知道聚合的内部结构

❌ 缺点

增加系统复杂度：对于简单的聚合可能过度设计
性能开销：迭代器模式可能会带来一定的性能开销
增加类的数量：每个聚合类都需要对应的迭代器类

🚩迭代器设计模式的Java实现

代码地址：GitHub

创建 Book 类（聚合元素）

java 复制代码

/**
 * @author hanson.huang
 * @version V1.0
 * @ClassName Book
 * @Description 书籍类 - 聚合中的元素
 * @date 2025/3/25 19:07
 **/
public class Book {

    private String name;
    private double price;

    public Book(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }
}

创建 Iterator 接口

java 复制代码

/**
 * @author hanson.huang
 * @version V1.0
 * @InterfaceName Iterator
 * @Description 迭代器接口
 * @date 2025/3/25 19:09
 **/
public interface Iterator {
    boolean hasNext();
    Book next();
}

创建 Aggregate 接口

java 复制代码

/**
 * @author hanson.huang
 * @version V1.0
 * @InterfaceName Aggregate
 * @Description 聚合接口
 * @date 2025/3/25 19:10
 **/
public interface Aggregate {
    Iterator createIterator();
}

创建 BookAggregate 具体聚合类

java 复制代码

/**
 * @author hanson.huang
 * @version V1.0
 * @ClassName BookAggregate
 * @Description 具体聚合类 - 书籍集合
 * @date 2025/3/25 19:10
 **/
public class BookAggregate implements Aggregate {

    private List<Book> list = new ArrayList<>();

    public void add(Book book) {
        list.add(book);
    }

    public Book get(int index) {
        return list.get(index);
    }

    public int getSize() {
        return list.size();
    }

    @Override
    public Iterator createIterator() {
        return new BookIterator(this);
    }
}

创建 BookIterator 具体迭代器

java 复制代码

/**
 * @author hanson.huang
 * @version V1.0
 * @ClassName BookIterator
 * @Description 具体迭代器
 * @date 2025/3/25 19:12
 **/
public class BookIterator implements Iterator {

    private int index;
    private BookAggregate bookAggregate;

    public BookIterator(BookAggregate bookAggregate) {
        this.index = 0;
        this.bookAggregate = bookAggregate;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return index < bookAggregate.getSize();
    }

    @Override
    public Book next() {
        Book book = bookAggregate.get(index);
        index++;
        return book;
    }
}

测试迭代器模式

java 复制代码

/**
 * @author hanson.huang
 * @version V1.0
 * @ClassName IteratorPattern
 * @Description 测试迭代器模式
 * @date 2025/3/25 19:13
 **/
public class IteratorPattern {
    public static void main(String[] args) {
        BookAggregate bookAggregate = new BookAggregate();

        String[] books = {"数据结构", "操作系统", "计算机网络", "计算机组成原理"};
        double[] prices = {10.24, 20.48, 40.96, 81.92};

        for (int i = 0; i < books.length; i++) {
            bookAggregate.add(new Book(books[i], prices[i]));
        }
        Iterator iterator = bookAggregate.createIterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Book book = (Book) iterator.next();
            System.out.println(book.getName() + " " + book.getPrice());
        }
    }
}

📌 运行结果

🚩代码总结

Book 类表示聚合中的元素
Iterator 接口定义遍历操作
Aggregate 接口定义创建迭代器的方法
BookAggregate 是具体聚合类，管理Book对象的集合
BookIterator 是具体迭代器，实现遍历逻辑
IteratorPattern 客户端使用迭代器遍历聚合对象

🚩总结

迭代器设计模式 提供了一种方法顺序访问聚合对象中的元素
核心是 将遍历行为从聚合对象中分离出来，使两者可以独立变化
适用于 需要遍历集合对象而又不暴露其内部结构 的场景

✅ Java源码中的应用场景：

Java集合框架：
- java.util.Iterator 接口
- 所有集合类都实现了迭代器模式

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