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行为型：迭代器模式

backend 2025/8/12 4:46:45

1、核心思想

2、实现方式

2.1 模式结构

2.2 实现案例

3、优缺点分析

4、适用场景

1、核心思想

目的：将遍历逻辑与数据存储结构解耦

概念：提供一种机制来按顺序访问集合中的各元素，而不需要知道集合内部的构造

举例：

1> 书籍目录与翻页：目录是迭代器，读者通过目录按顺序查找内容，无需了解书籍的章节存储方式

2> 音乐播放列表：播放器通过“下一曲”按钮遍历歌曲列表，不关心列表是数组还是链表

2、实现方式

2.1 模式结构

四种核心角色：

Iterator（迭代器接口）：迭代器的接口标准，定义遍历元素的方法，如next()、hasNext()等。
ConcreteIterator（迭代器实现）：迭代器接口Iterator的具体实现类，管理遍历的当前位置和逻辑。
Aggregate（集合接口）：集合标准接口，一种具备迭代能力的指标。
ConcreteAggregate（集合实现）：实现集合接口Aggregate的具体集合类，可以实例化并返回一个迭代器以供外部使用（如createIterator()）。

2.2 实现案例

以遍历自定义集合为例，实现正向和反向迭代器：

// 迭代器接口
interface Iterator<T> {boolean hasNext();T next();
}// 具体聚合类（集合）
class BookCollection {private String[] books = {"Java", "Python", "C++"};// 创建正向迭代器public Iterator<String> createForwardIterator() {return new ForwardIterator();}// 创建反向迭代器public Iterator<String> createReverseIterator() {return new ReverseIterator();}// 正向迭代器（私有内部类）private class ForwardIterator implements Iterator<String> {private int index = 0;@Overridepublic boolean hasNext() {return index < books.length;}@Overridepublic String next() {if (hasNext()) {return books[index++];}return null;}}// 反向迭代器（私有内部类）private class ReverseIterator implements Iterator<String> {private int index = books.length - 1;@Overridepublic boolean hasNext() {return index >= 0;}@Overridepublic String next() {if (hasNext()) {return books[index--];}return null;}}
}// 客户端调用
public class Client {public static void main(String[] args) {BookCollection collection = new BookCollection();System.out.println("正向遍历：");Iterator<String> forward = collection.createForwardIterator();while (forward.hasNext()) {System.out.println(forward.next());}System.out.println("\n反向遍历：");Iterator<String> reverse = collection.createReverseIterator();while (reverse.hasNext()) {System.out.println(reverse.next());}}
}

关键点：

封装遍历细节：迭代器内部维护遍历状态（如当前索引），客户端仅调用hasNext()和next()。
支持多遍历方式：同一集合可提供多种迭代器（如正向、反向、过滤等）。

3、优缺点分析

优点	缺点
解耦客户端代码与集合结构	增加类的数量（迭代器需单独实现）
支持多种遍历策略	简单集合使用迭代器可能冗余
符合单一职责和开闭原则

4、适用场景

集合框架
- Java的Collection通过Iterator提供遍历能力，如List.iterator()。

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {System.out.println(it.next());
}

复杂数据结构遍历
- 树、图等结构的深度优先（DFS）、广度优先（BFS）遍历。

class TreeNode {int val;TreeNode left, right;// 构造方法省略
}// 中序遍历
class InOrderIterator implements Iterator<TreeNode> {private Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();public InOrderIterator(TreeNode root) {pushLeft(root);}private void pushLeft(TreeNode node) {while (node != null) {stack.push(node);node = node.left;}}@Overridepublic boolean hasNext() {return !stack.isEmpty();}@Overridepublic TreeNode next() {TreeNode node = stack.pop();pushLeft(node.right); // 处理右子树return node;}
}// 使用示例
TreeNode root = buildTree(); // 构建二叉树
Iterator<TreeNode> it = new InOrderIterator(root);
while (it.hasNext()) {System.out.println(it.next().val);
}