【设计模式】迭代器模式

迭代器模式（Iterator Pattern）

概念：

· 提供一种顺序访问对象元素的方法，同时又不暴露集合内部的表示；

· 目的是将遍历操作与集合对象本身分开，使同一集合可以有不同的遍历方式；

· 核心思想是将集合元素的访问和遍历责任交给迭代器对象，客户端通过迭代器访问元素，而不直接去操作集合内部结构；

UML结构：

+----------------+          +----------------+
|    IIterator   |<-------->|   Iterator     |
+----------------+          +----------------+
| +HasNext()     |          | +HasNext()     |
| +Next()        |          | +Next()        |
+----------------+          +----------------+
         ^
         |
+----------------+          +----------------+
|   IAggregate   |<-------->|  ConcreteIter  |
+----------------+          +----------------+
| +CreateIterator()|        | -index         |
+----------------+          | -collection    |
                            +----------------+
Aggregate（集合接口）：声明创建迭代器的方法 CreateIterator()
ConcreteAggregate（具体集合）：实现集合接口，并返回对应迭代器
Iterator（迭代器接口）：定义遍历集合的方法，如 HasNext()、Next()
ConcreteIterator（具体迭代器）：实现迭代器接口，保存当前遍历位置，并访问集合元素

代码示例：

public interface IBookIterator
{
    bool HasNext();
    Book Next();
}

public class Book
{
    public string _Name { get; set; }

    public Book(string name)
    {
        this._Name = name;
    }
}

public class BookShelf
{
    private readonly List<Book> _books = new();

    public BookShelfIterator CreateIterator()
    {
        return new BookShelfIterator(_books);
    }

    public void AddBook(Book book)
    {
        if (book == null || _books.Contains(book)) return;

        _books.Add(book);
    }
}

public class BookShelfIterator : IBookIterator
{
    private readonly List<Book> _books;
    private int _index = 0;

    public BookShelfIterator(List<Book> books)
    {
        this._books = books;
    }

    public bool HasNext()
    {
        return _index < _books.Count;
    }

    public Book Next()
    {     
        return _books[_index++];
    }
}

public class Client
{
    public static void Main()
    {
        BookShelf bookShelf = new();
        IBookIterator bookIterator = bookShelf.CreateIterator();

        bookShelf.AddBook(new Book("设计模式"));
        bookShelf.AddBook(new Book("数据结构与算法"));
        bookShelf.AddBook(new Book("C# 高级编程"));
        bookShelf.AddBook(new Book("操作系统原理"));

        while (bookIterator.HasNext())
        {
            Console.WriteLine($"书名：{bookIterator.Next()._Name}");
        }
    }
}

特点：

优点：

· 封装性好：集合内部的结构对外界隐藏，客户端无需关心集合的实现；

· 支持多种遍历方式：通过实现不同的迭代器，每个迭代器可以有自己的迭代方式；

· 符合单一职责：遍历功能由迭代器独立承担，其职责单一；

缺点：

· 增加了类和对象的数量，系统复杂性提高；

· 迭代器的状态管理成本增加；

适用场景：

· 需要访问一个聚合对象而又不暴露其内部表示时；

· 需要为一个聚合对象提供多种遍历方式时；

· 需要为遍历行为提供统一接口时（客户端无需知道集合类型）；

举例场景：

· 图书馆书架；