AI速览：迭代器模式通过提供统一接口（如hasNext()和next()）遍历集合元素，隐藏集合内部结构（如数组或链表），实现遍历与集合的解耦，常用于简化不同数据结构的访问逻辑（如Java集合框架），支持多种遍历方式，但可能增加简单场景的复杂度。核心思想是“无需关心集合细节，只管按需取用”。

设计模式：Iterator模式（迭代器模式）

什么是迭代器模式？

想象一下，你去图书馆借书，书架上摆满了不同类型的书籍。你不需要知道书架内部如何排列书籍，只需要问管理员“下一本是什么书？”就能依次拿到所有书。迭代器模式就是这个“管理员”——它帮你遍历集合对象中的元素，同时隐藏集合的内部结构（比如数组、链表），让遍历操作和集合本身解耦。

为什么需要它？

  • 统一遍历方式：无论集合是数组、链表还是树，调用next()就能拿到下一个元素。
  • 保护封装性：不需要暴露集合内部如何存储数据。
  • 支持多种遍历：比如正序遍历、逆序遍历，甚至按条件过滤遍历。

Java代码示例

假设我们有一个自定义的「书架」集合，存放多个「书」对象，用迭代器模式实现遍历：

1. 定义书对象（简单POJO）
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public class Book {
    private String name;
    public Book(String name) { this.name = name; }
    public String getName() { return name; }
}
2. 定义迭代器接口
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public interface Iterator<T> {
    boolean hasNext();  // 是否还有下一本书？
    T next();           // 返回下一本书
}
3. 实现具体的书架迭代器
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public class BookShelfIterator implements Iterator<Book> {
    private Book[] books;
    private int index = 0;

    public BookShelfIterator(Book[] books) {
        this.books = books;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return index < books.length && books[index] != null;
    }

    @Override
    public Book next() {
        return books[index++];
    }
}
4. 定义集合接口（可迭代的）
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public interface IterableCollection {
    Iterator<Book> createIterator();  // 返回一个迭代器
}
5. 实现具体的书架集合
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public class BookShelf implements IterableCollection {
    private Book[] books;
    private int size = 0;

    public BookShelf(int capacity) {
        books = new Book[capacity];
    }

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

    @Override
    public Iterator<Book> createIterator() {
        return new BookShelfIterator(books); // 关键：返回迭代器
    }
}
6. 客户端使用
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BookShelf shelf = new BookShelf(3);
        shelf.addBook(new Book("设计模式"));
        shelf.addBook(new Book("Java核心编程"));
        shelf.addBook(new Book("算法导论"));

        Iterator<Book> iterator = shelf.createIterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next().getName());
        }
    }
}

迭代器模式的核心

  • Iterator接口：定义遍历的通用方法（如hasNext()和next()）。
  • IterableCollection接口：声明集合能生成迭代器。
  • 解耦：客户端只依赖迭代器接口，不关心集合内部结构。

实际应用

  • Java集合框架中的 java.util.Iterator（比如遍历ArrayList或HashSet）。
  • 数据库查询结果集的遍历。
  • 树形结构（如二叉树）的深度优先或广度优先遍历。

优缺点

✅ 优点

  • 符合单一职责原则（集合管理数据，迭代器负责遍历）。
  • 支持以不同方式遍历同一个集合。

❌ 缺点

  • 对于简单集合（如数组）可能略显繁琐。
  • 迭代器需要维护遍历状态（如当前索引），可能增加内存开销。

一句话总结

迭代器模式是“不操心的遍历”——你只管问“还有吗？”，剩下的交给它！