本文實(shí)例代碼：https://github.com/JamesZBL/java_design_patterns

迭代器（Iterator）模式又稱游標(biāo)模式，是集合類型對外提供統(tǒng)一的順序訪問元素而隱藏內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的一種方式，是一種行為模式。

迭代器在 Java 的集合類中非常常見，我們使用迭代器來遍歷集合中的每一個元素。迭代器在 ArrayList 的使用通常是這樣的：

String[] array = new String[]{"百度", "阿里", "騰訊"};

List<String> list = Arrays.asList(array);

Iterator<String> iterator = list.iterator();

while (iterator.hasNext()) {

    System.out.println(iterator.next());

}

輸出：

百度

阿里

騰訊

我們使用 Iterator 接口的一個實(shí)例來訪問這個 List 實(shí)例，Iterator 接口非常小巧，定義了兩個方法：

public interface Iterator<E> {

    // 判斷是否有后繼元素

    boolean hasNext();

    // 獲取下一個元素的引用，執(zhí)行此方法后，“游標(biāo)”自動向后移動

    E next();

}

Java 中的“容器”類的之間的關(guān)系：

Collection 接口繼承自 Iterable:

public interface Iterable<T> {

    Iterator<T> iterator();

}

所以可以理解為所有的集合都是可遍歷的，因為集合就是一系列元素的“容器”。而 Collection 接口中的 iterator() 方法返回一個 Iterator 接口的引用，所以可以對所有的 Collection 的子類調(diào)用 iterator() 方法來獲取這個容器實(shí)例的迭代器。對于不同的容器的實(shí)現(xiàn)，其內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是不同的，所以具體的迭代方式自然也不盡相同，但是它們都通過這個統(tǒng)一的接口方法來獲取迭代器，迭代的實(shí)現(xiàn)被巧妙的隱藏了。

實(shí)例

現(xiàn)實(shí)生活中有一個常用的場景和迭代器的工作方式非常相似，那就是在圖書館中尋找自己想要的一本書，我們通常的做法是找到這個類目的書架，然后按一定的順序一本一本的找，這個過程可以大致視為迭代器遍歷書架這個容器。

我們把這個書架上的書分為三個大類：IT、小說和卡通，用一個枚舉類來表示：

ItemType.java

public enum ItemType {

  IT, FICTION, CARTOON

}

和 JDK 中提供給我們的 Iterator 接口類似，我們也定義一個 Iterator 接口：

ItemIterator.java

public interface ItemIterator {

  boolean hasNext();

  Item next();

}

定義一個書架類 BookShelf，它持有一個 List<ItemType> 類型的引用，表示書架上所有圖書的集合：

BookShelf.java

public class BookShelf {

  private List<Item> items;

  public BookShelf() {

    items = new ArrayList<>();

    items.add(new Item(ItemType.FICTION, "西游記"));

    items.add(new Item(ItemType.FICTION, "水滸傳"));

    items.add(new Item(ItemType.FICTION, "三國演義"));

    items.add(new Item(ItemType.FICTION, "紅樓夢"));

    items.add(new Item(ItemType.CARTOON, "阿衰"));

    items.add(new Item(ItemType.CARTOON, "七龍珠"));

    items.add(new Item(ItemType.CARTOON, "火影忍者"));

    items.add(new Item(ItemType.IT, "設(shè)計模式-可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)"));

    items.add(new Item(ItemType.IT, "重構(gòu)-改善既有代碼的設(shè)計"));

    items.add(new Item(ItemType.IT, "Effective Java"));

    items.add(new Item(ItemType.IT, "Java編程思想"));

  }

  public List<Item> getItemList() {

    List<Item> list = new ArrayList<>();

    list.addAll(items);

    return list;

  }

}

現(xiàn)在來定義專門為 BookShelf 服務(wù)的迭代器，它實(shí)現(xiàn) ItemIterator 接口：

BookShelfIterator.java

public class BookShelfIterator implements ItemIterator {

  private ItemType type;

  private BookShelf shelf;

  private int idx;

  public BookShelfIterator(ItemType type, BookShelf shelf) {

    this.type = type;

    this.shelf = shelf;

    this.idx = -1;

  }

  @Override

  public boolean hasNext() {

    return -1 != getNexIdx();

  }

  @Override

  public Item next() {

    idx = getNexIdx();

    if (-1 != idx) {

      return shelf.getItemList().get(idx);

    }

    return null;

  }

  private int getNexIdx() {

    List<Item> list = shelf.getItemList();

    int tempIdx = idx;

    boolean found = false;

    while (!found) {

      tempIdx++;

      if (tempIdx >= list.size()) {

        tempIdx = -1;

        break;

      }

      if (list.get(tempIdx).getType().equals(type)) {

        break;

      }

    }

    return tempIdx;

  }

}

這里我們間接的使用了 List 接口提供的方法 get() 來獲取第 n 個元素，其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)同樣被隱藏了，這里只是演示遍歷的過程，因此不必考慮 List 的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

顯然，這和 Collection 中的結(jié)構(gòu)是不同的，BookShelfIterator 持有 BookShelf 的引用，而不是由 BookShelf 來生成適用于它自身的迭代器，雖然看起來比較別扭，不過還是符合實(shí)際情況的，迭代器要拿到書架這個對象才能遍歷它。如果大范圍的使用，還是應(yīng)當(dāng)仿照 Collection 中的設(shè)計思路，避免出現(xiàn)過多的類，給系統(tǒng)的復(fù)雜度造成負(fù)擔(dān)。

現(xiàn)在拿一個裝滿書的書架來試一下這個迭代器的效果：

App.java

public class Application {

  private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(Application.class);

  public static void main(String[] args) {

    // 查找小說

    ItemIterator iterator = new BookShelfIterator(ItemType.FICTION, new BookShelf());

    LOGGER.info("正在查找小說類圖書");

    while (iterator.hasNext()) {

      Item nextItem = iterator.next();

      LOGGER.info("找到了符合條件的圖書，書名為：{}", nextItem.toString());

    }

    // 查找IT

    ItemIterator iterator2 = new BookShelfIterator(ItemType.IT, new BookShelf());

    LOGGER.info("正在查找IT類圖書");

    while (iterator2.hasNext()) {

      Item nextItem = iterator2.next();

      LOGGER.info("找到了符合條件的圖書，書名為：{}", nextItem.toString());

    }

    // 查找漫畫

    ItemIterator iterator3 = new BookShelfIterator(ItemType.CARTOON, new BookShelf());

    LOGGER.info("正在查找漫畫類圖書");

    while (iterator3.hasNext()) {

      Item nextItem = iterator3.next();

      LOGGER.info("找到了符合條件的圖書，書名為：{}", nextItem.toString());

    }

  }

}

總結(jié)

迭代器模式提供一種方法順序訪問一個聚合對象中各個元素, 而又無須暴露該對象的內(nèi)部表示。迭代器模式關(guān)乎遍歷集合的解決思路是把游標(biāo)在元素之間移動的職責(zé)轉(zhuǎn)交給迭代器，而不是集合對象自己。

迭代器模式的優(yōu)點(diǎn)有：

1、它支持以不同的方式遍歷一個集合合對象

2、迭代器模式簡化了集合類

3、在同一個聚合上可以有多個遍歷

4、使用迭代器模式，新建聚合類和迭代器，無須修改原有代碼

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