设计模式之适应设计模式_Iterator模式_只关心遍历不关心怎么存
一、Iterator（迭代器）设计模式
1、示例场景
将多本书（
Book）放入书架（BookShelf），然后通过 迭代器（Iterator） 遍历并打印每本书的名称。
该示例展示了如何使用 Iterator 模式 实现对集合元素的安全、统一遍历，同时 解耦遍历逻辑与集合内部实现。
2、UML 图
3、代码实现
1）Aggregate 接口：集合抽象（相当于 Iterable）
/**
* 集合接口（Aggregate）
* 定义创建迭代器的方法
*/
public interface Aggregate {
Iterator iterator();
}
2）Iterator 接口：迭代器抽象
/**
* 迭代器接口
* 提供统一的遍历方式
*/
public interface Iterator {
boolean hasNext(); // 是否还有下一个元素
Object next(); // 返回下一个元素
}
3）Book 类：数据模型
import lombok.Data;
import lombok.AllArgsConstructor;
@Data
@AllArgsConstructor
public class Book {
private String name;
}
4）BookShelf 类：具体集合（ConcreteAggregate）
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 书架类 —— 具体的聚合体（ConcreteAggregate）
* 内部使用 List 存储书籍，但对外隐藏实现细节
*/
public class BookShelf implements Aggregate {
private final List<Book> books = new ArrayList<>();
// 可选：用 size 记录数量（也可直接用 books.size()）
private int size = 0;
public void appendBook(Book book) {
books.add(book);
size++;
}
public Book getBookAt(int index) {
return books.get(index);
}
public int getLength() {
return size; // 或 return books.size();
}
@Override
public Iterator iterator() {
return new BookShelfIterator(this);
}
}
5）BookShelfIterator 类：具体迭代器（ConcreteIterator）
/**
* 书架迭代器 —— 具体的迭代器（ConcreteIterator）
*/
public class BookShelfIterator implements Iterator {
private final BookShelf bookShelf;
private int index = 0;
public BookShelfIterator(BookShelf bookShelf) {
this.bookShelf = bookShelf;
}
@Override
public boolean hasNext() {
return index < bookShelf.getLength();
}
@Override
public Object next() {
if (!hasNext()) {
throw new IllegalStateException("No more elements");
}
Book book = bookShelf.getBookAt(index);
index++; // 移动到下一个位置
return book;
}
}
6） 测试类 Main
public class Main {
public static void main(String[] args) {
BookShelf bookShelf = new BookShelf();
bookShelf.appendBook(new Book("Around the World in 80 Days"));
bookShelf.appendBook(new Book("Bible"));
bookShelf.appendBook(new Book("Cinderella"));
bookShelf.appendBook(new Book("Daddy-Long-Legs"));
Iterator it = bookShelf.iterator();
while (it.hasNext()) {
Book book = (Book) it.next();
System.out.println(book.getName());
}
}
}
4、Iterator 模式中的角色
| 角色 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
Aggregate（抽象集合） |
定义创建迭代器的接口 | Aggregate 接口 |
ConcreteAggregate（具体集合） |
实现 Aggregate，提供具体迭代器 |
BookShelf |
Iterator（抽象迭代器） |
定义遍历接口（hasNext, next） |
Iterator 接口 |
ConcreteIterator（具体迭代器） |
实现遍历逻辑，持有对集合的引用 | BookShelfIterator |
5、FQA
1）为什么需要 Iterator？—— 核心价值
答案：解耦遍历逻辑与集合实现
- 客户端代码 只依赖
Iterator接口，不关心集合是ArrayList、数组、链表还是自定义结构。 - 即使
BookShelf内部从List改为 普通数组、树结构 或 远程数据库查询，只要iterator()方法返回合法的Iterator，客户端代码无需任何修改！
// 客户端代码完全不变！
Iterator it = bookShelf.iterator();
while (it.hasNext()) {
Book book = (Book) it.next();
System.out.println(book.getName());
}
这就是“面向接口编程”和“开闭原则”的体现：对扩展开放，对修改关闭。
2）误区：next() 的语义
next()返回的是“当前”元素，然后 移动指针到下一个位置。- 初学者常误以为
next()返回“下一个”元素（其实是指针移动后的“新当前”）。
初始: index = 0
调用 next() → 返回 books[0]，index 变为 1
再调用 next() → 返回 books[1]，index 变为 2
...
3）误区：缺少边界检查
- 应在
next()中校验是否还有元素，避免越界。 - 最佳实践：先调用
hasNext()，再调用next()。
4）误区：类型安全问题
- 当前使用
Object返回值，需强制类型转换，存在风险。 - 优化建议：使用 泛型 提升类型安全（见下文）。
public interface Iterator<T> {
boolean hasNext();
T next();
}
public interface Aggregate<T> {
Iterator<T> iterator();
}
public class BookShelfIterator implements Iterator<Book> { ... }
public class BookShelf implements Aggregate<Book> { ... }
Iterator<Book> it = bookShelf.iterator();
while (it.hasNext()) {
Book book = it.next(); // 无需强制转换！
System.out.println(book.getName());
}
3、扩展思路
Book数组我们直接for循环打印出来不久好了，为啥还要使用Iterator这个东西呢 ，
原因：引入Iterator后可以讲遍历与实现分离开来 ，不管实现如何变化，都可以使用Iterator，这里只使用了Iterator的hasNext方法和next方法，并没有调用BookShelf方法，也就是说While循环不依赖BookShelf的实现
举例：如果编写BookShel 书架的开发人员觉得不使用List集合来管理书本，而是使用其他的，比如使用数据来管理书本，，这样的话，不管书架 BookShel如何变化，只要BootShelf的iterator的方法能够正确返回Iterator的实例 即使不对while做任何修改，代码都可以正常工作。
Iterator it = bookShelf.iterator();
while (it.hasNext()) {
Book book = (Book)it.next();
System.out.println(book.getName());
}
4、容易出错的地方
4.1、容易容错下一个，很容易在next方法上出错， next方法是，返回当前的元素，index指向下一个元素
