Java行为型设计模式-迭代器模式

迭代器模式

迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为型设计模式，它使得客户端可以在不暴露集合内部结构的情况下，逐个访问集合中的元素。这种设计模式的主要目的是分离集合的遍历算法和集合本身，使得两者可以独立变化。

模式结构

迭代器模式通常由以下几个角色组成：

1. 迭代器角色（Iterator）：定义了获取迭代器的接口，通常会包含 next()、hasNext() 等方法。
2. 具体迭代器角色（Concrete Iterator）：实现了迭代器接口，维护对集合的引用并实现迭代的逻辑。
3. 聚合角色（Aggregate）：定义创建迭代器的接口。
4. 具体聚合角色（Concrete Aggregate）：实现聚合接口，返回一个具体的迭代器。

代码示例

下面用 Java 代码来演示迭代器模式的实现。假设我们要实现一个简单的书籍集合，并可以通过迭代器遍历书籍。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 迭代器接口
interface Iterator<T> {
    boolean hasNext();
    T next();
}

// 具体迭代器
class BookIterator implements Iterator<Book> {
    private BookCollection bookCollection;
    private int index;

    public BookIterator(BookCollection bookCollection) {
        this.bookCollection = bookCollection;
        this.index = 0;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return index < bookCollection.getSize();
    }

    @Override
    public Book next() {
        return bookCollection.getBookAt(index++);
    }
}

// 聚合接口
interface Aggregate {
    Iterator<Book> createIterator();
}

// 具体聚合
class BookCollection implements Aggregate {
    private List<Book> books;

    public BookCollection() {
        books = new ArrayList<>();
    }

    public void addBook(Book book) {
        books.add(book);
    }

    public Book getBookAt(int index) {
        return books.get(index);
    }

    public int getSize() {
        return books.size();
    }

    @Override
    public Iterator<Book> createIterator() {
        return new BookIterator(this);
    }
}

// 书籍类
class Book {
    private String title;

    public Book(String title) {
        this.title = title;
    }

    public String getTitle() {
        return title;
    }
}

// 客户端代码
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        BookCollection bookCollection = new BookCollection();
        bookCollection.addBook(new Book("Java 设计模式"));
        bookCollection.addBook(new Book("Effective Java"));
        bookCollection.addBook(new Book("深入理解 Java 虚拟机"));

        Iterator<Book> iterator = bookCollection.createIterator();

        while (iterator.hasNext()) {
            Book book = iterator.next();
            System.out.println("书籍标题: " + book.getTitle());
        }
    }
}

代码解析

1. Iterator接口：定义了hasNext()和next()方法，用于遍历集合元素。
2. BookIterator类：实现了Iterator接口，保存对BookCollection的引用，能够逐个访问书籍。
3. Aggregate接口：定义了创建迭代器的方法。
4. BookCollection类：实现了Aggregate接口，提供了添加书籍和获取书籍的方法，同时返回迭代器的实例。
5. Book类：代表书籍对象，包含书名属性。
6. Demo类：客户端代码，通过BookCollection添加书籍，并通过迭代器遍历输出书籍标题。

结论

迭代器模式提供了一种统一的方式去遍历不同集合对象，增加了程序的灵活性和可维护性。在实现复杂集合的遍历时，迭代器模式的引入可以极大地降低代码的耦合度。同时，由于迭代器的存在，集合内部的实现细节被隐藏，有助于实现代码的高内聚性。在实际开发中，迭代器模式常被广泛应用于Collections框架中，体现了其重要性和实用性。