设计模式 - 行为型 - 迭代器模式（Iterator Pattern）-优快云博客

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迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为型设计模式，通过封装遍历逻辑与解耦数据结构，为聚合对象（如集合）提供统一的元素访问方式，避免客户端依赖其内部实现。以下是该模式的系统性解析：

一、核心定义与设计目标

定义
迭代器模式将遍历聚合对象的职责委托给独立的迭代器对象，客户端通过迭代器接口（如 hasNext()、next()）顺序访问元素，无需了解底层数据结构（如数组、链表或树）。例如，Java 的 Collection 集合通过 Iterator 接口统一遍历元素。
设计目标
- 解耦遍历与存储：聚合类专注数据管理，迭代器类处理遍历逻辑。
- 统一接口：为不同数据结构（数组、树）提供一致的访问方式。
- 支持多种遍历策略：如正序、逆序或过滤遍历。

二、模式结构与角色划分

核心角色
- 迭代器接口（Iterator）：定义遍历方法（hasNext()、next()）。
- 具体迭代器（ConcreteIterator）：实现迭代逻辑（如数组索引、链表指针）。
- 聚合接口（Aggregate）：声明创建迭代器的方法（如 createIterator()）。
- 具体聚合类（ConcreteAggregate）：存储数据并返回对应的迭代器实例。
UML类图示例

+-------------------+           +-------------------+
|    Aggregate       |<|------|>| Iterator          |
| +createIterator()  |          | +hasNext()        |
+-------------------+           | +next()           |
       ▲                        +-------------------+
       |                              ▲
       |                              |
+-------------------+          +-------------------+
| ConcreteAggregate |          | ConcreteIterator  |
| +createIterator()  |          | +hasNext()        |
+-------------------+          | +next()           |
                               +-------------------+

双重分派机制
聚合类通过 createIterator() 返回特定迭代器，客户端通过迭代器接口遍历元素，实现数据存储与访问的解耦。

三、优缺点分析

优点

高内聚低耦合：聚合类无需暴露内部结构，迭代器独立管理遍历逻辑。
扩展性强：新增遍历方式（如深度优先遍历树）只需扩展迭代器类。
简化客户端代码：统一接口屏蔽数据结构差异。

缺点

类膨胀：每个聚合类需对应一个迭代器类，增加系统复杂度。
性能损耗：频繁的迭代器对象创建和递归调用可能影响性能。

四、适用场景

异构集合遍历
- 统一处理数组、链表、树等不同结构的集合。
隐藏数据结构细节
- 第三方库提供集合时，避免暴露内部实现（如数据库查询结果集）。
动态遍历策略
- 支持按需切换遍历方式（如正序与逆序遍历）。
复杂业务规则处理
- 按条件过滤或转换元素（如电商订单状态筛选）。

五、实现示例（Java）

以自定义集合类为例：

// 1. 迭代器接口
interface Iterator<T> {
    boolean hasNext();
    T next();
}

// 2. 具体迭代器实现
class ArrayIterator<T> implements Iterator<T> {
    private T[] array;
    private int index = 0;
    public ArrayIterator(T[] array) { this.array = array; }
    @Override public boolean hasNext() { return index < array.length; }
    @Override public T next() { return array[index++]; }
}

// 3. 聚合接口
interface Aggregate<T> {
    Iterator<T> createIterator();
}

// 4. 具体聚合类
class MyCollection<T> implements Aggregate<T> {
    private T[] elements;
    public MyCollection(T[] elements) { this.elements = elements; }
    @Override public Iterator<T> createIterator() { return new ArrayIterator<>(elements); }
}

// 客户端调用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        String[] data = {"A", "B", "C"};
        MyCollection<String> collection = new MyCollection<>(data);
        Iterator<String> it = collection.createIterator();
        while (it.hasNext()) System.out.println(it.next());  // 输出：A B C
    }
}

六、实际应用案例

Java集合框架
- List、Set 等集合通过 iterator() 方法返回迭代器。
Spring数据访问
- JdbcTemplate 使用迭代器遍历数据库查询结果。
文件系统遍历
- 递归遍历文件夹及子文件时封装为迭代器。

七、与其他模式的对比

模式	核心差异
访问者模式	迭代器模式关注遍历元素，访问者模式关注对元素的操作。
组合模式	组合模式统一处理树形结构，迭代器模式用于遍历该结构。
策略模式	策略模式动态切换算法，迭代器模式固定遍历逻辑但支持多种实现。

八、总结

迭代器模式通过分离遍历职责与统一访问接口，为复杂数据结构的遍历提供了标准化解决方案。其核心价值在于解耦客户端与聚合对象的内部实现，尤其适用于需要支持多种遍历策略或隐藏数据结构的场景（如框架设计与第三方库开发）。但需注意控制迭代器类的数量，避免过度设计。实际开发中，可结合工厂模式管理迭代器创建，或利用流式API（如Java Stream）简化遍历操作。对于高频遍历场景，建议通过缓存迭代器对象或预加载数据优化性能。