一、什么是Iterator模式

使用Java语言显示数组arr中的元素时，我们可以使用下面这样的for循环语句遍历数组。

for (int i = 0; i < arr.length; i++){
    system.out.println(arr[i]);
}

请注意这段代码中的循环变量i。该变量的初始值是o，然后会递增为1,2，3,...，程序则在每次i递增后都输出arr[i]。我们在程序中经常会看到这样的for循环语句。

for语句中的i++的作用是让i的值在每次循环后自增1，这样就可以访问数组中的下一个元素、下下一个元素、再下下一个元素，也就实现了从头至尾逐一遍历数组元素的功能。

将这里的循环变量i的作用抽象化、通用化后形成的模式，在设计模式中称为Iterator模式。lterator模式用于在数据集合中按照顺序遍历集合。英语单词Iterate有反复做某件事情的意思，汉语称为“迭代器”。

用一句话来概括：一个一个遍历

二、Iterator模式示例代码

首先，让我们来看一段实现了Iterator模式的示例程序。这段示例程序的作用是将书(Book)放置到书架(BookShelf)中，并将书的名字按顺序显示出来。

2.1 类之间的关系

类和接口的功能：

类图：

2.2 Aggregate接口

Aggregate接口是所要遍历的集合的接口。实现了该接口的类将成为一个可以保存多个元素的集合，就像数组一样。Aggregate有“使聚集”、“集合”的意思。

public interface Aggregate {
    public abstract Iterator iterator();
}

2.3 lterator接口

Iterator接口用于遍历集合中的元素,其作用相当于循环语句中的循环变量。

这里有必要说明一下next方法。该方法的返回类型是Object，这表明该方法返回的是集合中的一个元素。但是，next方法的作用并非仅仅如此。为了能够在下次调用next方法时正确地返回下一个元素，该方法中还隐含着将迭代器移动至下一个元素的处理。说“隐含”，是因为Iterator接口只知道方法名。想要知道next方法中到底进行了什么样的处理，还需要看一下实现了Iterator接口的类( BookShelfIterator)。这样，我们才能看懂next方法的作用。

/**
 * 用于遍历集合中的元素
 */
public interface Iterator {
    /**
     * 判断是否存在下一个元素
     * @return 当集合中存在下一个元素时，该方法返回true
     *         当集合中不存在下一个元素，即已经遍历至集合末尾时，返回false
     */
    public abstract boolean hasNext();

    /**
     * 获取下一个元素
     * @return 下一个元素
     */
    public abstract Object next();
}

2.4 Book类

Book类是表示书的类。

public class Book {
    //书名
    private String name;

    public Book(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * 获取书的名字
     */
    public String getName() {
        return name;
    }
}

2.5 BookShelf类

BookShelf类是表示书架的类。由于需要将该类作为集合进行处理，因此它实现了Aggregate接口。此外，请注意在BookShelf类中还实现了Aggregate接口的iterator方法。

之所以将books字段的可见性设置为private，是为了防止外部不小心改变了该字段的值。

接下来我们看看iterator方法。该方法会生成并返回BookShelfIterator类的实例作为BookShelf类对应的Iterator。当外部想要遍历书架时，就会调用这个方法。

public class BookShelf implements Aggregate{

    //书架上的书。数组大小在构造函数中指定
    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;
    }

    @Override
    public Iterator iterator() {
        return new BookShelfIterator(this);
    }
}

2.6 BookShelflterator类

用于遍历书架的类。

public class BookShelfIterator implements Iterator {
    //要遍历的书架
    private BookShelf bookShelf;
    //迭代器当前所指向的书的下标
    private int index;

    public BookShelfIterator(BookShelf bookShelf) {
        this.bookShelf = bookShelf;
        this.index = 0;
    }

    /**
     * 判断书架中还有没有下一本书
     * @return 如果有就返回true，如果没有就返回false
     */
    @Override
    public boolean hasNext() {
        //比较index和书架中书的总册数
        if (index < bookShelf.getLength()) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    /**
     * 返回迭代器当前所指向的书(Book的实例)，并让迭代器指向下一本书
     */
    @Override
    public Object next() {
        Book book = bookShelf.getBookAt(index);
        index++;
        return book;
    }
}

2.7 Main类

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BookShelf bookShelf = new BookShelf(4);
        bookShelf.appendBook(new Book("Romance of the Three Kingdoms"));
        bookShelf.appendBook(new Book("A Dream in Red Mansions"));
        bookShelf.appendBook(new Book("The Story of Stone"));
        bookShelf.appendBook(new Book("Journey to the West"));

        Iterator it = bookShelf.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Book book = (Book) it.next();
            System.out.println(book.getName());
        }
    }
}

2.8 运行结果

通过bookShelf.iterator()得到的it是用于遍历书架的Iterator实例。while部分的条件当然就是it.hasNext()了。只要书架上有书，while循环就不会停止。然后，程序会通过it.next()一本—本地遍历书架中的书。

三、拓展思路的要点

3.1 不管实现如何变化，都可以使用lterator

为什么一定要考虑引入Iterator这种复杂的设计模式呢?如果是数组，直接使用for循环语句进行遍历处理不就可以了吗?为什么要在集合之外引入Iterator这个角色呢?

一个重要的理由是，引入 Iterator后可以将遍历与实现分离开来。请看下面的代码。

while (it.hasNext ()){
    Book book =(Book)it.next();
    System.out.println(book.getName());
)

这里只使用了Iterator的 hasNext方法和next方法，并没有调用BookShelf的方法。也就是说,这里的while循环并不依赖于BookShelf的实现。

如果编写BookShelf的开发人员决定放弃用数组来管理书本，而是用java.util.vector取而代之，会怎样呢?不管BookShelf如何变化，只要BookShelf的iterator方法能正确地返回Iterator的实例(也就是说，返回的Iterator类的实例没有问题，hasNext和next方法都可以正常工.作)，即使不对上面的while循环做任何修改，代码都可以正常工作。

这对于BookShelf的调用者来说真是太方便了。设计模式的作用就是帮助我们编写可复用的类。所谓“可复用”，就是指将类实现为“组件”，当一个组件发生改变时，不需要对其他的组件进行修改或是只需要很小的修改即可应对。

这样也就能理解为什么在示例程序中iterator方法的返回值不是BookShelfIterator类型而是Iterator类型了。这表明，这段程序就是要使用Iterator的方法进行编程，而不是BookShelfIterator的方法。