行为模式-迭代器模式

定义：

        Provide a way to access the elements of an aggregate object sequentially without exposing its underlying representation.（它提供一种方法访问一个容器对象中各个元素，而又不需暴露该 对象的内部细节。）

迭代器模式通用类图

        迭代器设计模式的核心是将集合对象的遍历行为抽象出来，封装到一个独立的迭代器对象中。这样，集合对象就不需要自己实现遍历逻辑，而是将遍历的责任委托给迭代器对象。客户端只需要通过迭代器提供的接口来访问集合元素，而不需要了解集合的内部结构。这种设计方式不仅使集合的接口和实现更加简洁，还可以支持多种不同的遍历方式，提高了代码的可维护性和可扩展性。

角色：

迭代器模式包含以下几个核心角色：

1、迭代器接口（Iterator）

        迭代器接口定义了访问和遍历元素的方法，如`hasNext()`（判断是否还有下一个元素）、`next()`（返回下一个元素）等。所有具体迭代器都必须实现这个接口，确保客户端可以以统一的方式使用迭代器。

2、具体迭代器（Concrete Iterator）

        具体迭代器实现了迭代器接口，负责跟踪集合中元素的当前位置，并实现各种遍历方法。具体迭代器通常会持有一个对具体集合对象的引用，以便访问集合中的元素。

3、集合接口（Aggregate）

        集合接口定义了创建迭代器对象的方法，如`createIterator()`。所有具体集合都必须实现这个接口，以便客户端可以请求创建适合该集合的迭代器。

4、具体集合（Concrete Aggregate）

        具体集合实现了集合接口，负责创建相应的具体迭代器对象。具体集合通常包含一个存储元素的数据结构，如数组、列表等。

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代码示例：

        下面通过一个简单的示例来展示迭代器设计模式的实现。假设我们有一个自定义的书架类，需要实现对书架上书籍的遍历功能。

// 书籍类

public class Book {private String name;private String author;public Book(String name, String author) {this.name = name;this.author = author;}public String getName() {return name;}public String getAuthor() {return author;}@Overridepublic String toString() {return "《" + name + "》 - " + author;}}

// 迭代器接口

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

// 具体迭代器：书架迭代器

public class BookShelfIterator implements Iterator<Book> {private BookShelf bookShelf;private int index;public BookShelfIterator(BookShelf bookShelf) {this.bookShelf = bookShelf;this.index = 0;}@Overridepublic boolean hasNext() {return index < bookShelf.getLength();}@Overridepublic Book next() {Book book = bookShelf.getBookAt(index);index++;return book;}}

// 集合接口

public interface Aggregate<T> {Iterator<T> createIterator();}

// 具体集合：书架

public class BookShelf implements Aggregate<Book> {private Book[] books;private int last = 0;public BookShelf(int maxSize) {this.books = new Book[maxSize];}public Book getBookAt(int index) {return books[index];}public void appendBook(Book book) {this.books[last] = book;last++;}public int getLength() {return last;}@Overridepublic Iterator<Book> createIterator() {return new BookShelfIterator(this);}}

// 客户端代码

public class IteratorPatternClient {public static void main(String[] args) {// 创建书架并添加书籍BookShelf bookShelf = new BookShelf(4);bookShelf.appendBook(new Book("Java编程思想", "Bruce Eckel"));bookShelf.appendBook(new Book("设计模式", "Erich Gamma"));bookShelf.appendBook(new Book("算法导论", "Thomas H. Cormen"));bookShelf.appendBook(new Book("计算机程序的构造和解释", "Harold Abelson"));// 使用迭代器遍历书架上的书籍Iterator<Book> iterator = bookShelf.createIterator();System.out.println("书架上的书籍：");while (iterator.hasNext()) {Book book = iterator.next();System.out.println(book);}}}

优点 ：

1、支持多种遍历方式：迭代器模式可以为一个聚合对象提供多种不同的遍历方式，客户端可以根据需要选择合适的迭代器，而不需要修改聚合对象的代码。

2、简化聚合对象的接口：迭代器模式将遍历逻辑从聚合对象中分离出来，使得聚合对象的接口更加简洁，只需要关注元素的存储和管理，而不需要关注遍历逻辑。

3、符合单一职责原则：迭代器模式将遍历逻辑封装在迭代器类中，使得聚合对象和迭代器类各自承担自己的职责，符合单一职责原则。

4、符合开闭原则：迭代器模式可以在不修改聚合对象代码的情况下，通过增加新的迭代器类来支持新的遍历方式，符合开闭原则。

5、隐藏聚合对象的内部结构：迭代器模式可以将聚合对象的内部结构隐藏起来，客户端只需要通过迭代器提供的接口访问元素，提高了系统的安全性。

缺点：

1、增加类的数量：迭代器模式需要定义迭代器接口、具体迭代器类、聚合接口和具体聚合类等多个类，会增加系统的类数量，使代码结构变得复杂。

2、对于简单的聚合结构可能过于繁琐：对于简单的聚合结构，如数组，直接使用循环遍历可能更加简单和高效，使用迭代器模式可能会显得过于繁琐。

3、迭代器的维护成本：当聚合对象的内部结构发生变化时，可能需要修改迭代器的实现，增加了维护成本。

使用场景： 

（一）需要为聚合对象提供多种遍历方式

        当一个聚合对象需要支持多种不同的遍历方式时，如正向遍历、反向遍历、跳跃遍历等，可以使用迭代器模式将不同的遍历逻辑封装到不同的迭代器类中，客户端可以根据需要选择合适的迭代器。

（二）需要隐藏聚合对象的内部结构

        迭代器模式可以将聚合对象的内部结构隐藏起来，客户端只需要通过迭代器提供的接口访问元素，而不需要了解聚合对象的具体实现。这样可以保护聚合对象的内部数据不被非法访问。

（三）需要为不同的聚合结构提供统一的遍历接口

        当系统中存在多种不同类型的聚合结构（如数组、列表、树等），且需要为它们提供统一的遍历接口时，迭代器模式可以定义一个统一的迭代器接口，不同的聚合结构实现各自的具体迭代器，使得客户端可以使用相同的代码遍历不同的聚合结构。

（四）需要在遍历的同时对元素进行特定操作

        在遍历聚合对象的过程中，可能需要对元素进行特定的操作，如过滤、转换等。迭代器模式可以在迭代器中实现这些操作，使得遍历和操作可以同时进行，提高代码的灵活性。

        迭代器设计模式通过将集合对象的遍历行为抽象出来，封装到独立的迭代器对象中，为我们提供了一种统一且灵活的方式来访问集合元素。它在不暴露集合内部结构的情况下，支持多种遍历方式，简化了集合接口，提高了代码的可维护性和可扩展性。在实际开发中，当我们需要处理集合的遍历问题，特别是需要支持多种遍历方式或隐藏集合内部结构时，迭代器模式是一个不错的选择。但也要注意避免在简单场景中过度使用，以免增加系统的复杂性。掌握迭代器设计模式，能够让我们的代码更加简洁、灵活和易于维护。