迭代器模式：统一数据遍历方式的设计模式
一、模式核心：将数据遍历逻辑与数据结构解耦
在软件开发中，不同的数据结构（如数组、链表、集合）有不同的遍历方式。如果客户端直接依赖这些数据结构的内部实现来遍历元素，会导致代码耦合度高且难以维护。
迭代器模式（Iterator Pattern） 提供了一种统一的方式来遍历不同的数据结构，而无需暴露数据结构的内部表示。其核心解决：
- 解耦遍历逻辑：将遍历逻辑从数据结构中分离，客户端通过迭代器统一操作。
- 支持多种遍历方式：可以为同一数据结构提供不同的遍历策略（如正向遍历、反向遍历）。
- 简化客户端代码：客户端无需关心数据结构的具体类型，只需通过迭代器接口遍历元素。
核心思想与 UML 类图
迭代器模式包含以下角色：
- 抽象迭代器（Iterator）：定义遍历元素的接口（如
hasNext()、next()）。 - 具体迭代器（Concrete Iterator）：实现抽象迭代器接口，负责具体的数据遍历。
- 抽象聚合（Aggregate）：定义创建迭代器的接口（如
createIterator()）。 - 具体聚合（Concrete Aggregate）：实现抽象聚合接口，返回具体迭代器。
二、核心实现：数组集合的迭代器
1. 定义抽象迭代器接口
public interface Iterator {
boolean hasNext(); // 是否有下一个元素
Object next(); // 获取下一个元素
}
2. 定义抽象聚合接口
public interface Aggregate {
Iterator createIterator(); // 创建迭代器
}
3. 实现具体聚合类（数组集合）
public class ConcreteAggregate implements Aggregate {
private Object[] items;
private int size;
public ConcreteAggregate(int capacity) {
items = new Object[capacity];
size = 0;
}
public void add(Object item) {
if (size < items.length) {
items[size++] = item;
}
}
@Override
public Iterator createIterator() {
return new ConcreteIterator(this); // 返回具体迭代器
}
// 获取集合长度（供迭代器使用）
public int getSize() {
return size;
}
// 获取指定索引的元素（供迭代器使用）
public Object getItem(int index) {
return items[index];
}
}
4. 实现具体迭代器类
public class ConcreteIterator implements Iterator {
private ConcreteAggregate aggregate;
private int index; // 当前遍历位置
public ConcreteIterator(ConcreteAggregate aggregate) {
this.aggregate = aggregate;
index = 0;
}
@Override
public boolean hasNext() {
return index < aggregate.getSize(); // 未遍历到末尾
}
@Override
public Object next() {
if (hasNext()) {
return aggregate.getItem(index++); // 返回当前元素并后移索引
}
return null;
}
}
5. 客户端使用迭代器
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建聚合对象并添加元素
ConcreteAggregate aggregate = new ConcreteAggregate(3);
aggregate.add("Apple");
aggregate.add("Banana");
aggregate.add("Cherry");
// 获取迭代器并遍历元素
Iterator iterator = aggregate.createIterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
输出结果：
Apple
Banana
Cherry
三、进阶：支持反向遍历的迭代器
通过扩展具体迭代器，可以为同一聚合提供不同的遍历策略（如反向遍历）。
1. 新增反向迭代器类
public class ReverseIterator implements Iterator {
private ConcreteAggregate aggregate;
private int index; // 当前遍历位置（从末尾开始）
public ReverseIterator(ConcreteAggregate aggregate) {
this.aggregate = aggregate;
index = aggregate.getSize() - 1; // 初始位置为最后一个元素
}
@Override
public boolean hasNext() {
return index >= 0; // 未遍历到开头
}
@Override
public Object next() {
if (hasNext()) {
return aggregate.getItem(index--); // 返回当前元素并前移索引
}
return null;
}
}
2. 修改聚合类以支持多种迭代器
public class ConcreteAggregate {
// ... 原有代码 ...
// 新增创建反向迭代器的方法
public Iterator createReverseIterator() {
return new ReverseIterator(this);
}
}
3. 客户端使用反向迭代器
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) {
// ... 创建聚合对象 ...
// 反向遍历
Iterator reverseIterator = aggregate.createReverseIterator();
while (reverseIterator.hasNext()) {
System.out.println(reverseIterator.next());
}
}
}
输出结果：
Cherry
Banana
Apple
四、框架与源码中的迭代器实践
1. Java 集合框架（Iterator 接口）
Java 的 java.util.Iterator 是迭代器模式的标准实现，所有集合类（如 ArrayList、HashSet）均实现了 Iterable 接口（包含 iterator() 方法）。
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
2. MyBatis 结果集遍历
MyBatis 在处理查询结果时，通过 ResultHandler 接口实现类似迭代器的功能，将结果集逐行处理，避免一次性加载大量数据到内存。
sqlSession.select("selectUserList", new ResultHandler<User>() {
@Override
public void handleResult(ResultContext<User> context) {
User user = context.getResultObject();
processUser(user); // 逐行处理结果
}
});
五、避坑指南：正确使用迭代器模式的 3 个要点
1. 确保迭代器的独立性
每个迭代器应独立维护遍历状态，避免多个迭代器共享状态导致数据不一致。
2. 处理并发修改异常
在迭代过程中修改聚合对象（如新增 / 删除元素）可能导致 ConcurrentModificationException，需通过 fail-fast 机制或复制集合数据处理。
3. 避免过度设计
对于简单的数据结构（如数组），直接使用索引遍历可能更高效，无需强行引入迭代器模式。
六、总结：何时该用迭代器模式？
| 适用场景 | 核心特征 | 典型案例 |
|---|---|---|
| 数据结构复杂 | 数据结构内部实现复杂，需隐藏遍历细节 | 链表、树状结构遍历 |
| 多遍历策略 | 需要为同一数据结构提供多种遍历方式 | 正向 / 反向遍历、深度 / 广度优先 |
| 解耦客户端与数据结构 | 客户端不依赖数据结构的具体实现 | 集合框架、ORM 结果集处理 |
迭代器模式通过分离数据遍历逻辑，提升了代码的可维护性和扩展性。下一篇我们将探讨观察者模式，解析如何实现对象间的消息订阅与发布，敬请期待！
扩展思考：迭代器模式 vs 枚举（Enumeration）
| 类型 | 功能差异 | 线程安全 | 遍历控制 |
|---|---|---|---|
| 迭代器 | 支持元素删除（remove()） | 非线程安全 | 主动控制遍历 |
| 枚举（旧版） | 仅支持遍历，不支持删除 | 非线程安全 | 被动遍历 |
在 Java 中，迭代器已全面替代枚举，成为集合遍历的标准方式。
