设计模式十七：迭代器模式（Iterator Pattern）

news2024/12/30 0:57:53

迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为型设计模式，它提供了一种访问聚合对象（例如列表、集合、数组等）中各个元素的方法，而无需暴露其内部表示。迭代器模式将遍历元素和访问元素的责任分离开来，使得代码更加灵活、可扩展和易于维护。
迭代器模式的核心思想是抽象出一个迭代器接口，该接口定义了访问和遍历元素的方法，然后不同的聚合对象实现这个接口以提供自己的迭代器。这样，客户端代码就可以通过迭代器遍历聚合对象中的元素，而无需关心聚合对象的具体实现细节。

迭代器的使用场景

迭代器模式在许多情况下都可以发挥作用，特别是在需要遍历和访问集合或聚合对象的场景中。以下是一些常见的使用场景：

遍历集合类：
迭代器模式最典型的用途就是遍历集合类（如列表、集合、数组等）中的元素，而无需暴露集合的内部结构。这可以让你在遍历过程中保持代码的清晰性和灵活性。
封装集合的底层实现：
迭代器模式可以将集合的底层实现与遍历操作分离开，从而让你可以更换或升级集合的底层实现，而不影响遍历代码。
支持不同的遍历方式：
如果你希望支持不同的遍历方式，例如前向、后向、跳跃等，你可以通过实现不同的迭代器来达到目的。
隐藏复杂的遍历逻辑：
如果集合中的元素存储方式比较复杂，或者遍历逻辑比较繁琐，你可以通过迭代器模式将这些复杂性隐藏起来，让客户端代码更加简洁。
支持多线程安全的遍历：
在多线程环境中，使用迭代器模式可以实现安全的遍历操作，避免多个线程同时访问集合造成的问题。
遍历数据库查询结果
当从数据库中获取查询结果时，你可以使用迭代器模式遍历查询结果集，从而逐个处理每条记录。
遍历文件系统目录：
在处理文件系统目录结构时，你可以使用迭代器模式遍历目录中的文件和子目录。
访问组合模式中的对象：
在组合模式中，你可以使用迭代器模式遍历组合对象中的叶子节点和容器节点。

迭代器模式的主要角色

迭代器接口（Iterator）：定义访问和遍历元素的方法，抽象出了迭代器的行为。
具体迭代器（ConcreteIterator）：实现迭代器接口，负责实际遍历聚合对象的元素。
聚合接口（Aggregate）：定义获取迭代器的方法，抽象出聚合对象的行为
具体聚合（ConcreteAggregate）：实现聚合接口，负责创建具体的迭代器。

迭代器模式的java实现实例

public class Book {
    private String title;

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

    public String getTitle() {
        return title;
    }
}

package cn.iterator.service;

import java.util.Iterator;

public class BookCollection implements Iterable<Book> {
    private Book[] books;
    private int size;

    public BookCollection(int capacity) {
        books = new Book[capacity];
        size = 0;
    }

    public void addBook(Book book) {
        if (size < books.length) {
            books[size++] = book;
        }
    }

    @Override
    public Iterator<Book> iterator() {
        return new BookIterator();
    }

    // 自定义迭代器
    private class BookIterator implements Iterator<Book> {
        private int currentIndex = 0;

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return currentIndex < size;
        }

        @Override
        public Book next() {
            return books[currentIndex++];
        }
    }
}

public class Iterator {
    public static void main(String[] args) {
        BookCollection bookCollection = new BookCollection(3);
        bookCollection.addBook(new Book("Java Programming"));
        bookCollection.addBook(new Book("Design Patterns"));
        bookCollection.addBook(new Book("Data Structures"));
        // 使用迭代器遍历书籍集合
        for (Book book : bookCollection) {
            System.out.println("Book Title: " + book.getTitle());
        }
    }

}