迭代器模式：分离遍历逻辑与数据结构，实现统一访问接口与灵活扩展

文章目录

• 一、引言
• 二、应用场景与技术背景
• 三、模式定义与实现
• 四、优缺点分析
• 总结：

一、引言

​ 迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为型设计模式，它提供了一种方法顺序访问聚合对象的元素，而又不暴露其底层表示。迭代器模式使得遍历不同的集合结构时，客户端代码可以一致处理，从而实现了数据访问的统一接口。

二、应用场景与技术背景

迭代器模式适用于以下场景：

1. 需要为不同类型的集合提供一致的遍历方式，例如数组、链表、树等。
2. 不想暴露集合内部的存储结构和实现细节，仅希望提供遍历操作。

例如，在数据库操作中，不同的查询结果可能是列表、集合或其他类型的容器，但客户端都希望通过相同的接口逐条访问查询结果。

三、模式定义与实现

迭代器模式的核心组成部分包括：

1. Iterator（迭代器角色）：定义访问和遍历元素的接口，通常包含hasNext()、next()等方法。
2. ConcreteIterator（具体迭代器角色）：实现Iterator接口，负责跟踪当前遍历位置，并通过调用集合的相关方法来获取下一个元素。
3. Aggregate（聚合角色）：定义创建迭代器对象的接口，通常是createIterator()方法。

以遍历集合为例，我们来具体实现迭代器模式：

1. 定义迭代器接口（Iterator）：

   public interface Iterator<T> {
       boolean hasNext();
       T next();
   }
   

2. 定义具体迭代器类（ConcreteIterator）：创建一个名为ArrayListIterator的类，实现Iterator接口。

   import java.util.ArrayList;
   
   public class ArrayListIterator<T> implements Iterator<T> {
       private ArrayList<T> list;
       private int position = 0;
   
       public ArrayListIterator(ArrayList<T> list) {
           this.list = list;
       }
   
       @Override
       public boolean hasNext() {
           return position < list.size();
       }
   
       @Override
       public T next() {
           if (!hasNext()) {
               throw new IllegalStateException("没有更多元素");
           }
           return list.get(position++);
       }
   }
   

3. 定义聚合角色（Aggregate）：假设我们有一个ArrayListCollection类，它可以创建并返回一个针对自身集合的迭代器。

   public class ArrayListCollection<T> {
       private ArrayList<T> list;
   
       public ArrayListCollection() {
           list = new ArrayList<>();
       }
   
       public void add(T item) {
           list.add(item);
       }
   
       public Iterator<T> createIterator() {
           return new ArrayListIterator<>(list);
       }
   }
   

4. 应用端使用：客户端可以通过调用ArrayListCollection的createIterator()方法获取迭代器，然后使用迭代器接口进行遍历。

   public class IteratorPatternDemo {
       public static void main(String[] args) {
           ArrayListCollection<String> collection = new ArrayListCollection<>();
           collection.add("Apple");
           collection.add("Banana");
           collection.add("Cherry");
   
           Iterator<String> iterator = collection.createIterator();
           while (iterator.hasNext()) {
               System.out.println(iterator.next());
           }
       }
   }
   
   
   

测试结果：

四、优缺点分析

优点：

1. 隐藏了集合内部的实现细节，提供了统一的遍历接口。
2. 客户端可以透明地访问集合元素，不受集合结构的影响。
3. 方便拓展新的迭代器以支持新的遍历逻辑。

潜在挑战：

1. 如果集合结构复杂，如树形结构或多维结构，实现迭代器可能较为复杂。
2. 为每种新的聚合类创建相应的迭代器，可能导致类的数目增多。

总结：

​ 迭代器模式通过提供一个标准接口来遍历不同类型的集合，简化了客户端代码，增强了系统的灵活性和可扩展性。在实际应用中，合理运用迭代器模式能够有效隔离集合的内部结构和遍历算法，提升代码的复用性和可维护性。同时，需要注意针对复杂集合结构时迭代器的设计与实现。