《迭代器模式》｜设计模式系列第16篇

系列：行为型模式 · 迭代器模式（Iterator Pattern）
关键词：遍历集合、统一访问、隐藏内部结构、迭代器、聚合

一、什么是迭代器模式

迭代器模式（Iterator Pattern）：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。

属于行为型设计模式。

简单理解：
迭代器就是专门用来遍历集合的工具。聚合对象（容器）内部的数据结构可以是数组、List、链表等，迭代器对外提供统一的遍历接口，客户端不需要关心底层存储结构，只需要通过迭代器依次获取元素。Java集合里的Iterator就是迭代器模式的典型实现。

核心意图
隔离集合内部实现，提供统一遍历方式；让客户端无需了解容器底层结构即可遍历元素。

适用场景

需要为多种不同聚合结构提供统一遍历接口
不想暴露聚合对象内部存储细节
希望提供多种遍历方式（正向、反向、过滤遍历）
统一不同容器的遍历API

⚠️ 缺点预警：简单场景下会增加额外类；对于已经提供迭代器的原生集合，没必要重复实现。

二、UML结构图

角色划分：

Aggregate（抽象聚合）：声明创建迭代器的方法
ConcreteAggregate（具体聚合）：实现创建迭代器方法，保存元素集合
Iterator（抽象迭代器）：定义遍历接口，hasNext()、next()
ConcreteIterator（具体迭代器）：实现迭代器接口，维护遍历游标
Client（客户端）：使用迭代器遍历聚合对象，不直接访问内部元素

三、Java 完整示例

场景：CustomCollection 自定义集合，存放 string 元素，自定义迭代器遍历。
代码全部使用英文。

1. Iterator 抽象迭代器

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

2. Aggregate 抽象聚合

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

3. ConcreteAggregate 具体聚合

public class CustomCollection<T> implements Aggregate<T> {
    private T[] items;
    private int index = 0;

    public CustomCollection(int capacity) {
        items = (T[]) new Object[capacity];
    }

    public void add(T item) {
        if(index < items.length){
            items[index++] = item;
        }
    }

    public T get(int idx) {
        return items[idx];
    }

    public int getSize() {
        return index;
    }

    @Override
    public Iterator<T> createIterator() {
        return new CustomIterator(this);
    }
}

4. ConcreteIterator 具体迭代器

public class CustomIterator<T> implements Iterator<T> {
    private CustomCollection<T> collection;
    private int cursor;

    public CustomIterator(CustomCollection<T> collection) {
        this.collection = collection;
        this.cursor = 0;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return cursor < collection.getSize();
    }

    @Override
    public T next() {
        return collection.get(cursor++);
    }
}

5. Client 客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        CustomCollection<String> collection = new CustomCollection<>(5);
        collection.add("A");
        collection.add("B");
        collection.add("C");

        Iterator<String> iterator = collection.createIterator();
        while(iterator.hasNext()){
            String item = iterator.next();
            System.out.println(item);
        }
    }
}

运行输出：

A
B
C

四、优缺点总结

✅ 优点

统一遍历接口，客户端无需关心容器底层存储
遍历逻辑和容器存储逻辑分离，单一职责
同一个聚合对象，可以创建多个独立迭代器，游标互不干扰
可灵活扩展多种遍历方式（反向迭代、过滤迭代）

❌ 缺点

简单容器场景，额外增加迭代器类，代码冗余
遍历过程中修改集合元素，容易触发并发修改异常

五、框架源码应用

JDK java.util.Iterator、java.util.ListIterator
MyBatis ResultIterator
Spring CompositeIterator

六、小结

迭代器模式核心：将遍历逻辑抽离到迭代器对象，隐藏聚合对象内部结构，提供统一元素访问方式。
日常开发大多直接使用JDK内置Iterator，很少手写迭代器；理解其思想，当需要自定义特殊容器遍历逻辑时使用。