当前位置： 首页 > news >正文

迭代器模式：统一数据遍历方式的设计模式

news 2025/11/4 21:08:16

迭代器模式：统一数据遍历方式的设计模式

一、模式核心：将数据遍历逻辑与数据结构解耦

在软件开发中，不同的数据结构（如数组、链表、集合）有不同的遍历方式。如果客户端直接依赖这些数据结构的内部实现来遍历元素，会导致代码耦合度高且难以维护。

迭代器模式（Iterator Pattern） 提供了一种统一的方式来遍历不同的数据结构，而无需暴露数据结构的内部表示。其核心解决：

  • 解耦遍历逻辑：将遍历逻辑从数据结构中分离，客户端通过迭代器统一操作。
  • 支持多种遍历方式：可以为同一数据结构提供不同的遍历策略（如正向遍历、反向遍历）。
  • 简化客户端代码：客户端无需关心数据结构的具体类型，只需通过迭代器接口遍历元素。

核心思想与 UML 类图

迭代器模式包含以下角色：

  1. 抽象迭代器（Iterator）：定义遍历元素的接口（如 hasNext()、next()）。
  2. 具体迭代器（Concrete Iterator）：实现抽象迭代器接口，负责具体的数据遍历。
  3. 抽象聚合（Aggregate）：定义创建迭代器的接口（如 createIterator()）。
  4. 具体聚合（Concrete Aggregate）：实现抽象聚合接口，返回具体迭代器。

PlantUML Diagram

二、核心实现：数组集合的迭代器

1. 定义抽象迭代器接口

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

2. 定义抽象聚合接口

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

3. 实现具体聚合类（数组集合）

public class ConcreteAggregate implements Aggregate {  private Object[] items;  private int size;  public ConcreteAggregate(int capacity) {  items = new Object[capacity];  size = 0;  }  public void add(Object item) {  if (size < items.length) {  items[size++] = item;  }  }  @Override  public Iterator createIterator() {  return new ConcreteIterator(this); // 返回具体迭代器  }  // 获取集合长度（供迭代器使用）  public int getSize() {  return size;  }  // 获取指定索引的元素（供迭代器使用）  public Object getItem(int index) {  return items[index];  }  
}

4. 实现具体迭代器类

public class ConcreteIterator implements Iterator {  private ConcreteAggregate aggregate;  private int index; // 当前遍历位置  public ConcreteIterator(ConcreteAggregate aggregate) {  this.aggregate = aggregate;  index = 0;  }  @Override  public boolean hasNext() {  return index < aggregate.getSize(); // 未遍历到末尾  }  @Override  public Object next() {  if (hasNext()) {  return aggregate.getItem(index++); // 返回当前元素并后移索引  }  return null;  }  
}

5. 客户端使用迭代器

public class ClientDemo {  public static void main(String[] args) {  // 创建聚合对象并添加元素  ConcreteAggregate aggregate = new ConcreteAggregate(3);  aggregate.add("Apple");  aggregate.add("Banana");  aggregate.add("Cherry");  // 获取迭代器并遍历元素  Iterator iterator = aggregate.createIterator();  while (iterator.hasNext()) {  System.out.println(iterator.next());  }  }  
}

输出结果：

Apple  
Banana  
Cherry

三、进阶：支持反向遍历的迭代器

通过扩展具体迭代器，可以为同一聚合提供不同的遍历策略（如反向遍历）。

1. 新增反向迭代器类

public class ReverseIterator implements Iterator {  private ConcreteAggregate aggregate;  private int index; // 当前遍历位置（从末尾开始）  public ReverseIterator(ConcreteAggregate aggregate) {  this.aggregate = aggregate;  index = aggregate.getSize() - 1; // 初始位置为最后一个元素  }  @Override  public boolean hasNext() {  return index >= 0; // 未遍历到开头  }  @Override  public Object next() {  if (hasNext()) {  return aggregate.getItem(index--); // 返回当前元素并前移索引  }  return null;  }  
}

2. 修改聚合类以支持多种迭代器

public class ConcreteAggregate {  // ... 原有代码 ...  // 新增创建反向迭代器的方法  public Iterator createReverseIterator() {  return new ReverseIterator(this);  }  
}

3. 客户端使用反向迭代器

public class ClientDemo {  public static void main(String[] args) {  // ... 创建聚合对象 ...  // 反向遍历  Iterator reverseIterator = aggregate.createReverseIterator();  while (reverseIterator.hasNext()) {  System.out.println(reverseIterator.next());  }  }  
}

输出结果：

Cherry  
Banana  
Apple

四、框架与源码中的迭代器实践

1. Java 集合框架（Iterator 接口）

Java 的 java.util.Iterator 是迭代器模式的标准实现，所有集合类（如 ArrayList、HashSet）均实现了 Iterable 接口（包含 iterator() 方法）。

List<String> list = new ArrayList<>();  
list.add("A");  
list.add("B");  
Iterator<String> it = list.iterator();  
while (it.hasNext()) {  System.out.println(it.next());  
}

2. MyBatis 结果集遍历

MyBatis 在处理查询结果时，通过 ResultHandler 接口实现类似迭代器的功能，将结果集逐行处理，避免一次性加载大量数据到内存。

sqlSession.select("selectUserList", new ResultHandler<User>() {  @Override  public void handleResult(ResultContext<User> context) {  User user = context.getResultObject();  processUser(user); // 逐行处理结果  }  
});

五、避坑指南：正确使用迭代器模式的 3 个要点

1. 确保迭代器的独立性

每个迭代器应独立维护遍历状态，避免多个迭代器共享状态导致数据不一致。

2. 处理并发修改异常

在迭代过程中修改聚合对象（如新增 / 删除元素）可能导致 ConcurrentModificationException，需通过 fail-fast 机制或复制集合数据处理。

3. 避免过度设计

对于简单的数据结构（如数组），直接使用索引遍历可能更高效，无需强行引入迭代器模式。

六、总结：何时该用迭代器模式？

适用场景核心特征典型案例
数据结构复杂数据结构内部实现复杂，需隐藏遍历细节链表、树状结构遍历
多遍历策略需要为同一数据结构提供多种遍历方式正向 / 反向遍历、深度 / 广度优先
解耦客户端与数据结构客户端不依赖数据结构的具体实现集合框架、ORM 结果集处理

迭代器模式通过分离数据遍历逻辑，提升了代码的可维护性和扩展性。下一篇我们将探讨观察者模式，解析如何实现对象间的消息订阅与发布，敬请期待！

扩展思考：迭代器模式 vs 枚举（Enumeration）

类型功能差异线程安全遍历控制
迭代器支持元素删除（remove()）非线程安全主动控制遍历
枚举（旧版）仅支持遍历，不支持删除非线程安全被动遍历

在 Java 中，迭代器已全面替代枚举，成为集合遍历的标准方式。

http://www.dtcms.com/a/150533.html

相关文章：

  • 系统重装——联想sharkbay主板电脑
  • JAVA设计模式——（四）门面模式
  • 系统架构师2025年论文《系统架构风格》
  • Python----深度学习（神经网络的过拟合解决方案）
  • 【无人机】无人机光流模块Optical Flow设置（三），光流测距一体传感器的配置。凌启科技的光流测距一体模块的测试。
  • 数字化转型避坑指南：中钧科技如何用“四个锚点”破解转型深水区
  • .NET 6 WPF 利用CefSharp.Wpf.NETCore显示PDF文件
  • 如何确定置信水平的最佳大小
  • 深入理解分布式事务：从ACID与CAP理论到六大落地实现方案详解
  • Dart Flutter数据类型详解 int double String bool list Map
  • 0-1背包的运算规则
  • rabbitmq-spring-boot-start版本优化升级
  • MyBatis-Plus 使用 Wrapper 构建动态 SQL 有哪些优劣势？
  • Dbeaver连接达梦数据库
  • wails generate 的用法
  • 什么是量子计算？它能做什么？
  • 【android bluetooth 框架分析 03】【Bta 层详解 1】【Bluetooth Application Laye 介绍】
  • 深入学习Axios：现代前端HTTP请求利器
  • 打造产教融合高质量范本！麒麟信安入选2024年电子信息产教融合典型案例
  • c++中iota容器和fill的区别
  • 爬虫学习——获取动态网页信息
  • 智能滚动抽奖--测试报告
  • PH传感器详解（STM32）
  • 3DMAX零售商店生成插件RetailStore自定义贴图库方法详解
  • 深度学习优化器和调度器的选择和推荐
  • 【Java面试笔记：基础】13.谈谈接口和抽象类有什么区别？
  • Spring Boot 的配置加载顺序
  • socket编程基础
  • node.js 实战——（fs模块 知识点学习）
  • gem5教程第三章 向配置脚本添加缓存