迭代器模式

一、什么是迭代器模式？

迭代器模式（Iterator Design Pattern）：提供一种方式来访问聚合里面的所有元素，而不暴露聚合对象的内部数据结构。

迭代器模式，也称为游标模式，主要用于遍历数据集合。

迭代器模式的几个特点：

• 目的是为了遍历集合数据
• 特点是可以避免集合的内部数据结构暴露，增加集合内部实现的灵活性

迭代器是为了遍历集合数据，所以一个完整的迭代器，肯定是包括集合和迭代器2部分。

迭代器模式，关注重点在于遍历数据，而不是按照什么顺序遍历。

比如说，集合里是按照字母顺序保存的，但使用迭代器遍历时，遍历顺序并不一定是按字母排序。

所以，迭代器并不一定按照结构遍历，而是主要为了遍历数据。

二、为什么要用迭代器模式？

2.1 想要遍历集合的所有数据

迭代器的目的就是为了遍历数据，所以是为了遍历集合，可使用迭代模式。

2.2 不想暴露集合内部数据结构

有些时候，会出现

• 不想被人知道集合内部的数据结构
• 或者可能会修改内部数据结构实现

的情况，这时就需要隐藏内部的数据结构实现。

但是又需要遍历数据，这个时候就可以提供一个迭代器接口给外面调用。

2.3 想要统一集合的遍历结构

假如有很多种集合类型，比如 List、Set、Map、Tree、Graph 等。

每种数据结构是不同的，在实际遍历时需要写的代码也不一样。

比如，遍历树的方式就有前序遍历、中序遍历、后序遍历等，代码都不同。

想要按照统一的方式遍历这些集合，就可以用迭代器来实现。

2.4 想要特殊的遍历方式

有时候，想要按照某种顺序去遍历集合中的数据，可以自定义迭代器是完成。

比如按照字母顺序遍历，按照添加顺序遍历，按照添加顺序逆序遍历等等。

这个时候，可以为不同的遍历方式提供不同的迭代器实现。

三、怎么用迭代器模式？

迭代器模式中的角色包括：

• 迭代器（Iterator）：定义了遍历集合数据的接口
• 具体迭代器（ConcreteIterator）：实现了迭代器接口的具体迭代器，和具体的集合数据结构绑定
• 集合（Aggregate）：集合接口，定了了创建迭代器的接口
• 具体集合（ConcreteAggregate）：实现了集合接口的具体集合，提供属于自己的迭代器实现

迭代器模型结构：

示例程序结构：

迭代器（Iterator）：

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

集合（Aggregate）：

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

具体集合（ConcreteAggregate）：

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) {
        sortInsert(book);
    }

    public int getLength() {
        return last;
    }

    private void sortInsert(Book book) {
        int index = last;
        for (; index > 0; index--) {
            Book b = books[index - 1];
            if (book.getName().compareTo(b.getName()) <= 0) {
                break;
            }
            books[index] = b;
        }
        books[index] = book;
        last++;
    }

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

}

具体迭代器（ConcreteIterator）：

public class BookShelfIterator implements Iterator<Book> {

    private BookShelf bookShelf;
    private int index;

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

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return index < bookShelf.getLength();
    }

    @Override
    public Book next() {
        return bookShelf.getBookAt(index++);
    }
}

四、迭代器模式有什么优缺点？

优点：

• 统一集合的遍历方式，特别是对于复杂结构来说更友好
• 集合与迭代分离，耦合性低，很方便扩展迭代器
• 隐藏集合的数据结构，提高集合内部实现的灵活性

缺点：

• 客户端只能调用已有的迭代器，集合实现者需提供足够的迭代器实现
• 迭代器增加了类的数量，在一定程度上增加了程序的复杂性

五、实际场景

• JDK 中的集合类，基本都实现了 Iterator 迭代器
• ArrayList 中提供了正序和逆序2种迭代器
• LinkedHashMap 提供了按照添加顺序遍历的迭代器接口