设计模式- 迭代器模式（Iterator Pattern）结构|原理|优缺点|场景|示例

迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为设计模式，它提供了一种方法来顺序访问聚合对象（容器）中的元素，而又不暴露其实现细节。通过使用迭代器，用户可以从不同类型的聚合对象中以统一的方式遍历元素，而无需了解聚合物的内部结构或其存储方式。

结构：

• Iterator（迭代器）接口: 定义了访问和遍历元素所需的抽象方法，如 hasNext()（是否有下一个元素）、next()（获取下一个元素）等。
• ConcreteIterator（具体迭代器）: 实现了迭代器接口，跟踪当前的遍历位置，并通过与聚合物的具体实现协作来提供对下一个元素的访问。
• Aggregate（聚合）接口/抽象类: 定义了创建迭代器对象的接口方法，如 createIterator()。
• ConcreteAggregate（具体聚合）: 具体的聚合类，提供了具体的元素存储结构，并实现了创建相应迭代器的方法。

原理：

迭代器模式的工作原理在于，它为聚合对象提供了一种标准的方式来访问内部元素，而无需暴露任何内部的数据结构。通过使用迭代器，用户可以通过简单的接口控制遍历过程，比如逐个获取元素，直到遍历结束。

优缺点：

• 优点：

  • 封装性好，隐藏了集合内部表示，简化了客户端代码。
  • 提供了统一的遍历各种聚合结构的方法，易于扩展和替换不同的数据结构。
  • 支持多种遍历方式，如正向、反向遍历等。

• 缺点：

  • 对于不同的聚合结构，可能需要编写不同的迭代器，增加了类的数量。
  • 迭代器模式只提供了一种线性访问方式，复杂的随机访问可能需要额外的设计。
  • 如果迭代器本身比较复杂，可能会增加系统的理解难度和维护成本。

场景：

• 当需要遍历集合、数组或其他容器中的元素时。
• 当希望提供多种遍历方式（顺序、条件等）时。
• 在不希望暴露集合内部结构或实现细节的情况下，对外提供一致的访问接口。

代码示例（以Java为例）

// 聚合接口
public interface Collection {
    Iterator createIterator();
}

// 具体聚合类
public class ConcreteCollection implements Collection {
    private Object[] items;

    public Iterator createIterator() {
        return new ConcreteIterator(this);
    }

    // ... 其他实现细节 ...
}

// 迭代器接口
public interface Iterator {
    boolean hasNext();
    Object next();
}

// 具体迭代器类
public class ConcreteIterator implements Iterator {
    private Collection collection;
    private int position = 0;

    public ConcreteIterator(Collection collection) {
        this.collection = collection;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return position < collection.size();
    }

    @Override
    public Object next() {
        if (!hasNext()) {
            throw new NoSuchElementException();
        }
        return collection.getItem(position++);
    }

    // ... 其他实现细节 ...
}

// 使用示例
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Collection col = new ConcreteCollection();
        // ... 初始化集合 ...
        Iterator it = col.createIterator();
        while (it.hasNext()) {
            Object item = it.next();
            System.out.println(item);
        }
    }
}