摘要：迭代器模式屬于行為型模式的一種，提供一種方法訪問一個(gè)容器中各個(gè)元素，而又不需要暴露該對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)。迭代器模式把在元素之間游走的責(zé)任交給迭代器，而不是聚合對(duì)象。

迭代器模式（Iterator Pattern）屬于行為型模式的一種，提供一種方法訪問一個(gè)容器中各個(gè)元素，而又不需要暴露該對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)。

迭代器模式聽起來可能感覺很陌生，但是實(shí)際上，迭代器模式是所有設(shè)計(jì)模式中最簡單也是最常用的設(shè)計(jì)模式，正是因?yàn)樘Ｓ昧?，所以?dǎo)致很多人忽略了它的存在。

在實(shí)際的開發(fā)過程中，我們可能需要針對(duì)不同的需求，可能需要以不同的方式來遍歷整個(gè)整合對(duì)象，但又不希望在聚合對(duì)象的抽象接口層中充斥著各種不同的便利操作。這個(gè)時(shí)候我們就需要這樣一種東西，它應(yīng)該具備如下三個(gè)功能：

能夠便利一個(gè)聚合對(duì)象。

我們不需要了解聚合對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

能夠提供多種不同的遍歷方式。

迭代器模式： 把在元素之間游走的責(zé)任交給迭代器，而不是聚合對(duì)象。簡化了聚合的接口和實(shí)現(xiàn)，讓聚合更專注在它所應(yīng)該專注的事情上，這樣做更加符合單一責(zé)任原則。

UML結(jié)構(gòu)圖

模式結(jié)構(gòu)

Iterator（抽象迭代器）： 具體迭代器需要實(shí)現(xiàn)的接口，提供了游走聚合對(duì)象元素之間的方法

ConcreteIterator（具體迭代器）： 對(duì)具體的聚合對(duì)象進(jìn)行遍歷，每一個(gè)聚合對(duì)象都應(yīng)該對(duì)應(yīng)一個(gè)具體的迭代器。

Aggregate（抽象聚合類）： 存儲(chǔ)和管理元素對(duì)象，聲明了createIterator()用于創(chuàng)建一個(gè)迭代器對(duì)象，充當(dāng)抽象迭代器工廠角色

ConcreteAggregate（具體聚合類）： 實(shí)現(xiàn)了在抽象聚合類中聲明的createIterator()，該方法返回一個(gè)與該具體聚合類對(duì)應(yīng)的具體迭代器ConcreteIterator實(shí)例。

UML圖如下：

1.先定義抽象迭代器``

interface Iterator {

    //判斷是否有還有下一個(gè)元素
    boolean hasNext();

    //取出下一個(gè)對(duì)象
    E next();
}

2.在定義一個(gè)具體迭代器對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了Iterator中的方法

class MusicIterator implements Iterator {

    private E[] es;
    private int position = 0;

    public MusicIterator(E[] es) {
        this.es = es;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return position != es.length;
    }

    @Override
    public E next() {
        E e = es[position];
        position += 1;
        return e;
    }
}

3.接下來定義抽象聚合類（常為 Collection ， List ， Set 等）

interface AbstractList {

    void add(E e);

    Iterator createIterator();
}

4.最后創(chuàng)建具體聚合類 （常為 ArrayList , HashSet 等，是抽象聚合類的實(shí)現(xiàn)類）

class MusicList implements AbstractList {

    private String[] books = new String[5];
    private int position = 0;


    @Override
    public void add(String name) {
        books[position] = name;
        position += 1;
    }

    @Override
    public Iterator createIterator() {
        return new MusicIterator<>(books);
    }
}

5.創(chuàng)建測試工程

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        AbstractList list = new MusicList();
        list.add("涼涼");
        list.add("奇談");
        list.add("紅顏");
        list.add("伴虎");
        list.add("在人間");
        Iterator iterator = list.createIterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

}

6.運(yùn)行效果

涼涼
奇談
紅顏
伴虎
在人間

至此一個(gè)簡單的迭代器就完成了，實(shí)現(xiàn)了對(duì)容器的遍歷?？梢钥吹降髟?b>Client中遍歷時(shí)根本不需要知道他底層的實(shí)現(xiàn)，只需要通過迭代器來遍歷就可以了。

上文介紹了自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的迭代器，看完的應(yīng)該就不陌生了，它其實(shí)在JAVA的很多集合類中被廣泛應(yīng)用，接下來看看JAVA源碼中是如何使用迭代器模式的。

List list = new ArrayList<>();
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

看完這段代碼是不是很熟悉，與我們上文代碼基本類似

List：抽象聚合器

ArrayList：具體的聚合類

Iterator：抽象迭代器

list.iterator()：返回的是實(shí)現(xiàn)了Iterator接口的具體迭代器對(duì)象

接下來看下ArrayList中的iterator是如何實(shí)現(xiàn)的

public Iterator iterator() {
    return new Itr();
}

private class Itr implements Iterator {
    int cursor;       // index of next element to return
    int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
    int expectedModCount = modCount;

    public boolean hasNext() {
        return cursor != size;
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public E next() {
        checkForComodification();
        int i = cursor;
        if (i >= size)
            throw new NoSuchElementException();
        Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
        if (i >= elementData.length)
            throw new ConcurrentModificationException();
        cursor = i + 1;
        return (E) elementData[lastRet = i];
    }

    public void remove() {
        if (lastRet < 0)
            throw new IllegalStateException();
        checkForComodification();

        try {
            ArrayList.this.remove(lastRet);
            cursor = lastRet;
            lastRet = -1;
            expectedModCount = modCount;
        } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public void forEachRemaining(Consumer consumer) {
        Objects.requireNonNull(consumer);
        final int size = ArrayList.this.size;
        int i = cursor;
        if (i >= size) {
            return;
        }
        final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
        if (i >= elementData.length) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
        while (i != size && modCount == expectedModCount) {
            consumer.accept((E) elementData[i++]);
        }
        // update once at end of iteration to reduce heap write traffic
        cursor = i;
        lastRet = i - 1;
        checkForComodification();
    }

    final void checkForComodification() {
        if (modCount != expectedModCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

這部分代碼還是比較簡單，大致就是在iterator方法中返回了一個(gè)實(shí)例化的Iterator對(duì)象。Itr是一個(gè)內(nèi)部類，它實(shí)現(xiàn)了Iterator接口并實(shí)現(xiàn)了其中的方法。

當(dāng)我們?cè)谑褂肑AVA開發(fā)的時(shí)候，想使用迭代器模式的話，只要讓我們自己定義的容器類實(shí)現(xiàn)java.util.Iterable并實(shí)現(xiàn)其中的iterator方法使其返回一個(gè)java.util.Iterator的實(shí)現(xiàn)類就可以了。

迭代器模式與集合共生共死的，一般來說，我們只要實(shí)現(xiàn)一個(gè)集合，就需要同時(shí)提供這個(gè)集合的迭代器，就像java中的Collection，List、Set、Map等，這些集合都有自己的迭代器。假如我們要實(shí)現(xiàn)一個(gè)這樣的新的容器，當(dāng)然也需要引入迭代器模式，給我們的容器實(shí)現(xiàn)一個(gè)迭代器。但在絕大多數(shù)情況，我們是不需要自己實(shí)現(xiàn)的，基本都內(nèi)置了

優(yōu)點(diǎn)

支持不同方式遍歷一個(gè)聚合對(duì)象，在同一個(gè)聚合上可以有多個(gè)遍歷。

簡化了聚合類。由于引入了迭代器，在原有的聚合對(duì)象中不需要再自行提供數(shù)據(jù)遍歷等方法。

在迭代器模式中，由于引入了抽象層，增加新的聚合類和迭代器類都很方便，無須修改原有代碼

缺點(diǎn)

由于迭代器模式將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和遍歷數(shù)據(jù)的職責(zé)分離，增加新的聚合類需要對(duì)應(yīng)增加新的迭代器類，類的個(gè)數(shù)成對(duì)增加，這在一定程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

抽象迭代器的設(shè)計(jì)難度較大，需要充分考慮到系統(tǒng)將來的擴(kuò)展，例如JDK內(nèi)置迭代器Iterator就無法實(shí)現(xiàn)逆向遍歷，如果需要實(shí)現(xiàn)逆向遍歷，只能通過其子類ListIterator等來實(shí)現(xiàn)，而ListIterator迭代器無法用于操作Set類型的聚合對(duì)象。在自定義迭代器時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)考慮全面的抽象迭代器并不是件很容易的事情。

全文代碼：https://gitee.com/battcn/design-pattern/tree/master/Chapter14/battcn-iterator

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