18 设计模式之迭代器模式（书籍遍历案例）

一、什么是迭代器模式

        迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为型设计模式，允许客户端通过统一的接口顺序访问一个集合对象中的元素，而无需暴露集合对象的内部实现。这个模式主要用于访问聚合对象（如集合、数组等）中的元素，并且能够支持不同类型的聚合对象。

主要角色：

• Iterator（迭代器）：提供遍历集合元素的接口，通常包括 hasNext() 和 next() 方法。
• ConcreteIterator（具体迭代器）：实现 Iterator 接口，跟踪集合的当前状态，并实现集合的迭代。
• Aggregate（聚合接口）：定义创建迭代器的方法。
• ConcreteAggregate（具体聚合）：实现 Aggregate 接口，返回对应的具体迭代器。

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二、迭代器模式的应用场景

迭代器模式通常应用于以下场景：

• 当需要顺序访问集合中的元素时，不需要知道具体的存储方式（例如数组、链表等）。
• 想要提供一个统一的遍历接口，支持多种不同类型的聚合对象。
• 当要对集合元素进行多次遍历时，可以减少代码重复性。

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三、迭代器模式的优缺点

1.优点：

• 封装性：客户端无需了解集合的内部结构，通过迭代器统一访问集合元素。
• 灵活性：可以通过不同的迭代器实现来支持对不同类型集合的访问。
• 解耦：集合和客户端解耦，客户端只关心元素的顺序，而不需要关心集合的具体实现方式。

2.缺点：

• 增加复杂性：引入了额外的迭代器类和接口，代码结构可能变得更复杂。
• 性能问题：如果集合中元素较多，迭代器可能会增加额外的时间复杂度。

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四、迭代器模式的代码实现

1.定义迭代器接口

        首先，我们定义一个通用的迭代器接口 Iterator，它需要包含两个方法：hasNext() 和 next()。

public interface Iterator {boolean hasNext();String next();
}

• hasNext()：判断集合是否还有元素。
• next()：返回当前元素，并将迭代器指向下一个元素。

2. 创建具体迭代器类

        然后，我们实现一个具体的迭代器类 BookIterator，来跟踪书籍集合的位置，并提供实际的遍历功能。

public class BookIterator implements Iterator {private BookCollection bookCollection;private int currentIndex = 0;public BookIterator(BookCollection bookCollection) {this.bookCollection = bookCollection;}@Overridepublic boolean hasNext() {return currentIndex < bookCollection.getBooks().size();}@Overridepublic String next() {if (hasNext()) {return bookCollection.getBooks().get(currentIndex++);}return null;}
}

        在 BookIterator 类中，我们维护一个 currentIndex 变量，用来追踪当前指向的位置。通过实现 hasNext() 和 next() 方法，我们可以顺序访问集合中的元素。

3. 创建聚合类

        接下来，我们创建一个聚合类 BookCollection，它是一个包含多个书籍名称的集合。BookCollection 类需要提供方法来添加书籍，并返回具体的迭代器。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class BookCollection {private List<String> books;public BookCollection() {books = new ArrayList<>();}public void addBook(String book) {books.add(book);}public List<String> getBooks() {return books;}public Iterator createIterator() {return new BookIterator(this);}
}

4. 测试迭代器模式

        最后，我们在 TestIterator 类中，创建一个 BookCollection 对象，并通过迭代器遍历其中的书籍：        

public class TestIterator {public static void main(String[] args) {// 创建书籍集合BookCollection bookCollection = new BookCollection();// 添加书籍bookCollection.addBook("Java设计模式");bookCollection.addBook("软件工程导论");bookCollection.addBook("JavaWeb");bookCollection.addBook("软件设计师");// 获取迭代器并遍历书籍Iterator iterator = bookCollection.createIterator();// 使用迭代器遍历书籍集合while (iterator.hasNext()) {String book = iterator.next();System.out.println(book);}}
}

5.输出

Java设计模式
软件工程导论
JavaWeb
软件设计师

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五、代码解析

1. Iterator 接口：定义了遍历集合的标准方法：hasNext() 和 next()。
2. ConcreteIterator（BookIterator）：实现了 Iterator 接口，具体负责遍历书籍集合，保持当前索引，并提供方法返回当前书籍。
3. ConcreteAggregate（BookCollection）：表示一个书籍集合，提供方法添加书籍和创建迭代器。
4. TestIterator：测试类，用来展示如何创建 BookCollection 对象并使用迭代器遍历书籍。

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六、总结

        迭代器模式通过提供一个统一的访问接口，使得客户端能够在不暴露集合内部结构的情况下，顺序访问集合中的元素。通过实现 Iterator 接口和具体的迭代器类，我们可以轻松地遍历各种集合对象。不过，它也增加了一定的复杂性，特别是在处理大型集合时，可能会影响性能。