一文彻底搞明白迭代器模式

本篇讲解Java设计模式中的迭代器模式，分为定义、模式应用前案例、结构、模式应用后案例、适用场景、模式可能存在的困惑和本质探讨7个部分。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

定义

迭代器模式提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不需暴露该对象的内部表示。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

在新的分类方式中，迭代器模式被划分至类之间的交互类别中，其简化的是调用方对一个或一组对象遍历行为的交互。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

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模式应用前案例

在银行业务领域中，银行包含很多客户，而一个客户又可能包含多个账户。下面以这个案例进行说明。先来看一下未使用迭代器模式之前的代码实现。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

public class Account {//账户类private final String accountNumber;private final double balance;public Account(String accountNumber, double balance) {this.accountNumber = accountNumber;this.balance = balance;    }// 省略其他属性和方法public String getAccountNumber(){return this.accountNumber;    }public double getBalance(){return this.balance;    }}public class Customer {//客户类private final String name;private final List<Account> accounts;public Customer(String name) {this.name = name;this.accounts = new ArrayList<>();    }public void addAccount(Account account) {this.accounts.add(account);    }// 遍历账户信息public void displayAccounts() {        System.out.println("Customer: " + this.name);//for (Account account : this.accounts) {//底层使用Iterator实现for(int i=0;i<this.accounts.size();i++) {            System.out.println("Account Number: " + this.accounts.get(i).getAccountNumber() + ", Balance: " + this.accounts.get(i).getBalance());        }    }}public class Bank {//银行集合类private final List<Customer> customers;public Bank(){this.customers = new ArrayList<>();    }// 添加顾客public void addCustomer(Customer customer){this.customers.add(customer);    }// 显示所有客户的帐号信息public void displayAllCustomersAndAccounts() {//for (Customer customer : this.customers) {//底层使用Iterator实现for(int i=0;i<this.customers.size();i++) {this.customers.get(i).displayAccounts();        }    }}public class Client {//调用方代码public static void main(String[] args) {        Bank bank= new Bank();        Customer customer1 = new Customer ("Sun");        customer1.addAccount(new Account( "1234" ,1000.0));        customer1.addAccount(new Account( "5678",500.0));        Customer customer2 = new Customer("Wang");        customer2.addAccount(new Account( "9012" ,200.0));        customer2.addAccount(new Account( "3456",40000));        bank.addCustomer(customer1);        bank.addCustomer(customer2);        bank.displayAllCustomersAndAccounts();    }}

对于迭代器模式，Java语言中的集合已经内置支持。在上述代码中，注释掉的增强的for循环方式（如for (Account account : this.accounts)），其底层也会转换成Iterator方式。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

因此，主要是对比for(int i=0;i<size;i++)这种方式和Iterator迭代器方式之间的优劣。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

结构

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迭代器模式的上述结构是一个通用的结构，其代码实现如下。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

public interface Iterator<T> {T next();boolean hasNext();}public class ConcreteIterator<T> implements Iterator {private int currentIndex = 0;private T[] t;public ConcreteIterator(T[] t) {this.t = t;    }@Overridepublic Object next() {return t[currentIndex++];    }@Overridepublic boolean hasNext() {return currentIndex < t.length;    }}public interface Aggregate {Iterator createIterator();}public class ConcreteAggregate implements Aggregate {public String[] items;public ConcreteAggregate() {        items = new String[10];for(int i=0;i<items.length;i++) {            items[i] = "str"+i;        }    }@Overridepublic Iterator createIterator() {return new ConcreteIterator<String>(items);    }}public class Client {public static void main(String[] args) {        ConcreteAggregate aggregate = new ConcreteAggregate();        Iterator<String> iterator =  aggregate.createIterator();while (iterator.hasNext()) {            System.out.println(iterator.next());        }    }}

模式应用后案例

由于Java语言已经内置迭代器实现。上面的银行领域案例，如果应用迭代器模式，代码实现如下。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

public class Account {//账户类private final String accountNumber;private final double balance;public Account(String accountNumber, double balance) {this.accountNumber = accountNumber;this.balance = balance;    }// 省略其他属性和方法public String getAccountNumber(){return this.accountNumber;    }public double getBalance(){return this.balance;    }}public class Customer {//客户类private final String name;private final List<Account> accounts;public Customer(String name) {this.name = name;this.accounts = new ArrayList<>();    }public void addAccount(Account account) {this.accounts.add(account);    }public Iterator<Account> iterator() {return this.accounts.iterator();    }public String getName() {return this.name;    }// 遍历账户信息public void displayAccounts() {//循环账户        Iterator<Account> acctIterator = this.iterator();while(acctIterator.hasNext()){            Account acount = acctIterator.next();            System.out.println("Acount Number:"+acount.getAccountNumber() + ", Balance: "+acount.getBalance());        }    }}public class Bank implements Iterable<Customer>{private final List<Customer> customers;public Bank() {this.customers =new ArrayList<>();    }// 添加顾客public void addCustomer(Customer customer){this.customers.add(customer);    }@Overridepublic Iterator<Customer> iterator(){return this.customers.iterator();    }// 显示所有客户的帐号信息public void displayAllCustomersAndAccounts() {        Iterator<Customer> customerIterator = this.iterator();//循环客户while(customerIterator.hasNext()) {            Customer customer = customerIterator.next();            System.out.println("Customer: " +customer.getName());            customer.displayAccounts();        }    }}public class Client {//调用方代码public static void main(String[] args) {        Bank bank = new Bank();        Customer customer1 = new Customer("Sun");        customer1.addAccount(new Account("1234", 1000.0));        customer1.addAccount(new Account("5678", 500.0));        Customer customer2= new Customer ("Wang");        customer2.addAccount(new Account( "9012" ,200.0));        customer2.addAccount(new Account( "3456",40000));        bank.addCustomer(customer1);        bank.addCustomer(customer2);        bank.displayAllCustomersAndAccounts();    }}

Java语言中提供了Iterable接口，然后重写里面的iterator方法。通过该方法就可以得到一个Iterator对象，然后可以利用这个Iterator对象就可以依次访问集合中的元素。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

适用场景

迭代器模式适用于以下场景：X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

1、访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

2、支持对聚合对象的多种遍历方式，如树、图等X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

3、对遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

模式可能存在的困惑

困惑1：增强for循环(如for（obj：ObjList）)与Iterator迭代器方式有何区别？X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

增强for循环方式相当于Java语言中的一种语法糖。在编译阶段，会转换成Iterator方式实现。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

困惑2：普通for循环（如for(int i=0;i<size;i++)）似乎也比较简洁，Iterator相比有什么优势？X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

针对数组、链表等简单的数据结构，两种循环方式其实体现不出优势。但是，对于树和图等复杂数据结构，普通for循环很难支持。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

例如，对于树（Tree）这类数据结构，至少包括以下三种遍历方式：X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

1)前序遍历（Preorder Traversal）：先访问根节点，然后递归地前序遍历左子树和右子树；X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

2)中序遍历（Inorder Traversal）：先递归地中序遍历左子树，然后访问根节点，最后递归地中序遍历右子树；X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

3)后序遍历（Postorder Traversal）：先递归地后序遍历左子树和右子树，最后访问根节点。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

对于图（Graph）这类数据结构，至少也要支持以下两种遍历方式X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

1)深度优先搜索（Depth-First Search, DFS）：从起始顶点出发，在走过一条路径上所有未被标记过的顶点之前不回退；X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

2)广度优先搜索（Breadth-First Search, BFS）：从起始顶点开始向外层扩散搜索，并且按照距离排序依次进行探索。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

此外，由于迭代器是一个家族类，最上层是一个Iterable接口，后续也可以灵活扩展其他更高效的遍历方式。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

本质

对于一个类来说，对于其属性或状态的遍历是类的一种行为。但是，这种行为不属于核心业务操作。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

因此，迭代器模式的本质上是将这种遍历行为通用化，这样也可以为调用方提供统一的访问接口。X1N28资讯网——每日最新资讯28at.com

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