迭代器
更新: 6/22/2025 字数: 0 字 时长: 0 分钟
定义
迭代器模式 (Iterator Pattern) 提供一种方法顺序访问聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部表示。它分离了集合对象的遍历行为，使得可以在不暴露集合内部结构的情况下访问集合元素。
角色
- 迭代器 (Iterator)：定义访问和遍历元素的接口
- 具体迭代器 (Concrete Iterator)：实现迭代器接口，跟踪当前位置
- 聚合 (Aggregate)：定义创建迭代器对象的接口
- 具体聚合 (Concrete Aggregate)：实现创建迭代器对象的接口
- 客户端 (Client)：使用迭代器遍历聚合对象
实现
基础迭代器
java
// 迭代器接口
public interface Iterator<T> {
boolean hasNext();
T next();
void remove();
}
// 聚合接口
public interface Aggregate<T> {
Iterator<T> createIterator();
}
// 具体聚合：书柜
public class BookShelf implements Aggregate<Book> {
private List<Book> books;
public BookShelf() {
this.books = new ArrayList<>();
}
public void addBook(Book book) {
books.add(book);
}
@Override
public Iterator<Book> createIterator() {
return new BookShelfIterator(this);
}
public int size() {
return books.size();
}
public Book getBookAt(int index) {
return books.get(index);
}
}
// 具体迭代器：书柜迭代器
public class BookShelfIterator implements Iterator<Book> {
private BookShelf bookShelf;
private int index;
public BookShelfIterator(BookShelf bookShelf) {
this.bookShelf = bookShelf;
this.index = 0;
}
@Override
public boolean hasNext() {
return index < bookShelf.size();
}
@Override
public Book next() {
Book book = bookShelf.getBookAt(index);
index++;
return book;
}
@Override
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException("不支持删除操作");
}
}
// 书对象
public class Book {
private String name;
public Book(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
}
// 客户端使用
public class IteratorDemo {
public static void main(String[] args) {
BookShelf shelf = new BookShelf();
shelf.addBook(new Book("Design Patterns"));
shelf.addBook(new Book("Clean Code"));
shelf.addBook(new Book("Refactoring"));
Iterator<Book> it = shelf.createIterator();
while (it.hasNext()) {
Book book = it.next();
System.out.println(book.getName());
}
}
}双向迭代器
java
// 双向迭代器接口
public interface BidirectionalIterator<T> extends Iterator<T> {
boolean hasPrevious();
T previous();
void first();
void last();
}
// 具体双向迭代器
public class BookShelfBidirectionalIterator implements BidirectionalIterator<Book> {
private BookShelf bookShelf;
private int index;
public BookShelfBidirectionalIterator(BookShelf bookShelf) {
this.bookShelf = bookShelf;
this.index = 0;
}
@Override
public boolean hasNext() {
return index < bookShelf.size();
}
@Override
public Book next() {
Book book = bookShelf.getBookAt(index);
index++;
return book;
}
@Override
public boolean hasPrevious() {
return index > 0;
}
@Override
public Book previous() {
index--;
return bookShelf.getBookAt(index);
}
@Override
public void first() {
index = 0;
}
@Override
public void last() {
index = bookShelf.size() - 1;
}
@Override
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
}
// 使用示例
public class BidirectionalIteratorDemo {
public static void main(String[] args) {
BookShelf shelf = new BookShelf();
shelf.addBook(new Book("Effective Java"));
shelf.addBook(new Book("Java Concurrency in Practice"));
shelf.addBook(new Book("Java Performance"));
BidirectionalIterator<Book> it = new BookShelfBidirectionalIterator(shelf);
System.out.println("正向遍历：");
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next().getName());
}
System.out.println("\n反向遍历：");
while (it.hasPrevious()) {
System.out.println(it.previous().getName());
}
System.out.println("\n跳到最后：");
it.last();
System.out.println(it.previous().getName());
}
}优缺点
优点：
- 支持多种遍历方式
- 简化聚合接口
- 支持并行迭代
- 符合单一职责原则
- 符合开闭原则
- 隐藏聚合内部结构
缺点：
- 增加系统复杂度
- 性能可能略低于直接遍历
- 某些语言已有内置迭代器
- 实现线程安全迭代器较复杂
应用场景
- 集合框架遍历（Java Collections）
- 树形结构遍历
- 文件系统遍历
- 数据库结果集遍历
- 图结构遍历
- 分页查询实现
- 流式数据处理
与其他模式的关系
- 与组合模式：迭代器常用于遍历组合结构
- 与工厂方法模式：聚合通常使用工厂方法创建迭代器
- 与备忘录模式：配合实现迭代状态保存
- 与访问者模式：迭代器遍历元素，访问者执行操作
- 与策略模式：可更换不同的迭代算法
JDK 中的迭代器模式
- Java 集合框架（Iterator, ListIterator）
- Java NIO 文件遍历（DirectoryStream）
- JDBC 结果集（ResultSet）
- XML 解析（SAX 解析器）
- Java Stream API
- Java 枚举（Enumeration）
- Spring 资源遍历（ResourcePatternResolver）
注意事项
- 迭代器线程安全问题
- 迭代过程中修改集合问题
- 空迭代器处理
- 迭代器资源释放
- 支持并发迭代
- 考虑迭代性能优化
- 设计完备的迭代器接口
贡献者
LI SIR wkwbk