设计模式：迭代器模式

迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为设计模式，它提供了一种方法来顺序访问集合对象中的元素，而不需要了解集合的底层表示。迭代器模式将集合的遍历操作（即对元素的访问和遍历逻辑）从集合对象本身分离出来，封装到了迭代器对象中。这样做的好处是，集合对象的内部结构可以自由地改变，而遍历集合的代码不需要随之调整，增强了代码的灵活性和模块化。

主要参与者：

Iterable（Iterable 接口/抽象聚合）：定义了创建迭代器对象的接口。
Iterator（Iterator 接口/抽象迭代器）：定义了遍历集合元素的方法，如 hasNext()（是否有下一个元素）、next()（获取下一个元素）等。
ConcreteIterable（具体聚合）：实现 Iterable 接口，负责创建并返回一个具体迭代器对象。
ConcreteIterator（具体迭代器）：实现 Iterator 接口，负责遍历具体聚合中的元素。

优点：

封装性：将集合的遍历细节封装在迭代器中，使得集合的使用者无需关心集合的内部结构。
支持多种遍历方式：可以为同一集合提供不同的迭代器实现，从而支持不同的遍历算法。
简化集合类：迭代器模式将复杂的遍历算法从集合类中移出，使得集合类的设计更为简单，专注于存储数据。
迭代器模式符合开闭原则：可以在不修改集合接口和已有聚合类的情况下，新增迭代器类以支持新的遍历方式。

使用场景：

当需要为聚合对象提供多种遍历方式时。
需要隐藏集合内部结构，降低模块间的耦合度。
需要支持并行或序列化的遍历时，迭代器模式可以提供相应的迭代器实现。

使用Java代码实现迭代器模式

迭代器模式在Java中已经内建支持，特别是通过java.util.Iterator接口和集合框架中的具体实现。不过，为了演示迭代器模式的原理，我们可以自定义一个简单的例子，不直接使用JDK提供的迭代器接口，而是从零开始实现。

自定义迭代器模式示例

1. 定义迭代器接口

首先，我们定义一个迭代器接口，规定基本的迭代方法：

public interface MyIterator<T> {boolean hasNext();T next();
}

2. 实现具体迭代器

接下来，实现迭代器接口，这里以数组为例，定义一个数组迭代器：

public class ArrayIterator<T> implements MyIterator<T> {private T[] items;private int position = 0;public ArrayIterator(T[] items) {this.items = items;}@Overridepublic boolean hasNext() {return position < items.length;}@Overridepublic T next() {if (hasNext()) {return items[position++];} else {throw new NoSuchElementException();}}
}

3. 定义聚合接口

定义一个聚合接口，要求聚合对象提供获取迭代器的方法：

public interface MyIterable<T> {MyIterator<T> createIterator();
}

4. 实现具体聚合

实现聚合接口，这里是基于数组的聚合：

public class ArrayIterable<T> implements MyIterable<T> {private T[] items;public ArrayIterable(T[] items) {this.items = items;}@Overridepublic MyIterator<T> createIterator() {return new ArrayIterator<>(items);}
}

5. 客户端代码

最后，编写客户端代码使用自定义的迭代器和聚合：

public class IteratorPatternDemo {public static void main(String[] args) {// 创建一个字符串数组聚合ArrayIterable<String> stringIterable = new ArrayIterable<>(new String[]{"Hello", "World", "Java", "Iterator"});// 使用迭代器遍历聚合中的元素MyIterator<String> iterator = stringIterable.createIterator();while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());}}
}

利用Java内置迭代器

实际上，Java集合框架已经广泛使用了迭代器模式，你可以直接使用java.util.Iterator接口及其实现。例如，对于ArrayList：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;public class BuiltInIteratorDemo {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Cherry");Iterator<String> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());}}
}

这个例子展示了如何使用Java内置的迭代器接口遍历一个ArrayList集合，这也是迭代器模式的一个典型应用。