设计模式教程：迭代器模式（Iterator Pattern）

迭代器模式（Iterator Pattern）是设计模式中的一种行为型模式，它允许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结构。换句话说，迭代器模式提供了一个方法，能让你遍历集合中的元素，而无需知道底层实现细节。

1. 迭代器模式的基本概念

• 迭代器（Iterator）：一个用来遍历集合元素的接口。
• 容器（Aggregate）：提供集合元素的容器，通常是一个集合类，比如List、Set等。
• 具体迭代器（Concrete Iterator）：实现迭代器接口的具体类，定义了如何遍历集合。
• 具体容器（Concrete Aggregate）：实现容器接口的具体类，维护一个集合并返回相应的迭代器。

2. 迭代器模式的结构

• Iterator接口：定义了获取迭代器元素的方法，如hasNext()和next()。
• ConcreteIterator类：实现了Iterator接口，负责具体的遍历操作。
• Aggregate接口：定义了创建迭代器的方法。
• ConcreteAggregate类：实现了Aggregate接口，返回具体的迭代器对象。

3. 迭代器模式的优点

• 解耦：客户端不需要知道集合的具体实现，迭代器模式提供了一种统一的访问方式。
• 单一职责：迭代器负责遍历集合，而集合类只负责存储数据。
• 支持多种遍历方式：可以根据不同需求，实现不同的迭代器来支持不同的遍历方式。

4. 迭代器模式的缺点

• 增加了类的数量：每一个容器对象都需要有一个对应的迭代器类。
• 每个集合的遍历都需要一个迭代器对象，会引入额外的内存消耗。

5. 迭代器模式的应用场景

• 集合类遍历：当你需要访问一个集合中的元素，但又不想暴露集合的内部结构时，迭代器模式非常有用。
• 数据结构的设计：例如链表、树、图等复杂数据结构的遍历。
• 多种遍历方式：同一个集合可以提供多种遍历方式，比如正向遍历、逆向遍历、并行遍历等。

6. Java代码示例

下面是一个使用Java实现迭代器模式的简单示例：

6.1 定义迭代器接口

// 迭代器接口
public interface Iterator {boolean hasNext();  // 是否有下一个元素Object next();      // 获取下一个元素
}

6.2 定义容器接口

// 容器接口
public interface Aggregate {Iterator createIterator();  // 创建迭代器
}

6.3 实现具体的容器类

// 具体容器类
public class ConcreteAggregate implements Aggregate {private Object[] items;private int size;public ConcreteAggregate(int size) {this.items = new Object[size];this.size = size;}public void addItem(int index, Object item) {if (index >= 0 && index < size) {items[index] = item;}}@Overridepublic Iterator createIterator() {return new ConcreteIterator(this);}public Object getItem(int index) {if (index >= 0 && index < size) {return items[index];}return null;}public int getSize() {return size;}
}

6.4 实现具体的迭代器类

// 具体迭代器类
public class ConcreteIterator implements Iterator {private ConcreteAggregate aggregate;private int currentIndex = 0;public ConcreteIterator(ConcreteAggregate aggregate) {this.aggregate = aggregate;}@Overridepublic boolean hasNext() {return currentIndex < aggregate.getSize();}@Overridepublic Object next() {return hasNext() ? aggregate.getItem(currentIndex++) : null;}
}

6.5 使用迭代器遍历容器

public class Main {public static void main(String[] args) {ConcreteAggregate aggregate = new ConcreteAggregate(3);aggregate.addItem(0, "Element 1");aggregate.addItem(1, "Element 2");aggregate.addItem(2, "Element 3");Iterator iterator = aggregate.createIterator();while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());}}
}

6.6 输出结果

Element 1
Element 2
Element 3

7. 总结

迭代器模式是一种非常常见的设计模式，尤其适用于需要遍历集合对象时。通过使用迭代器，我们能够避免暴露集合的内部结构，使得代码更加模块化、灵活，也能支持多种遍历方式。

希望这个教程对你理解迭代器模式有所帮助！

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