23中设计模式-迭代器(Iterator)设计模式

🚩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

图例：

🚩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）

/*** @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

/*** @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

/*** @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

/*** @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();}@Overridepublic Iterator createIterator() {return new BookIterator(this);}
}

• 创建 BookIterator 具体迭代器

/*** @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;}@Overridepublic boolean hasNext() {return index < bookAggregate.getSize();}@Overridepublic Book next() {Book book = bookAggregate.get(index);index++;return book;}
}

• 测试迭代器模式

/*** @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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