[设计模式/Java] 设计模式之迭代器模式【23】

概述：迭代器模式 ∈ 行为型模式

模式定义

• 迭代器模式提供了一种统一访问集合对象元素的方式，将遍历操作封装到迭代器中，简化集合接口、并解耦集合与遍历操作。
  

• 迭代器模式是一种行为型设计模式
  
• 它提供了一种统一的方式来访问集合对象中的元素，而不是暴露集合内部的表示方式。
  

简单地说，就是将遍历集合的责任封装到一个单独的对象中，我们可以按照特定的方式访问集合中的元素。

模式的组成

• 抽象的集合迭代器（Iterator）：定义了遍历聚合对象所需的方法，包括hashNext()和next()方法等，用于遍历聚合对象中的元素。
  
• 具体的集合迭代器（Concrete Iterator）：它是实现迭代器接口的具体实现类，负责具体的遍历逻辑。
  

它保存了当前遍历的位置信息，并可以根据需要向前或向后遍历集合元素。

• 抽象的聚合器（Aggregate）： 一般是一个接口，提供一个iterator()方法
  

例如: java中的Collection接口，List接口，Set接口等。

• 具体的聚合器（Concrete Aggregate）：就是抽象容器的具体实现类
  

比如: List接口的有序列表实现ArrayList，List接口的链表实现LinkList，Set接口的哈希列表的实现HashSet等。

模式特点

优点

• 简化了集合类的接口，使用者可以更加简单地遍历集合对象，而不需要了解集合内部结构和实现细节。
  
• 将集合和遍历操作解耦，使得我们可以更灵活地使用不同的迭代器来遍历同一个集合，根据需求选择不同的遍历方式。
  
• 满足开闭原则，如果需要增加新的遍历方式，只需实现一个新的具体迭代器即可，不需要修改原先聚合对象的代码。
  

缺点

• 具体迭代器实现的算法对外不可见，因此不利于调试和维护。
  
• 对于某些小型、简单的集合对象来说，使用迭代器模式可能会显得过于复杂，增加了代码的复杂性。
  

案例实践

CASE 生活场景-教师按照班级名单点名

• 遍历班级名单：假设你是一名班主任，你需要遍历班级名单来点名。
  

班级名单可以看作是一个集合，每个学生名字可以看作是集合中的一个元素。
使用迭代器模式，你可以通过迭代器对象逐个访问学生的名字，而不需要了解班级名单的具体实现细节。

Student : 被遍历的数据对象

1. import lombok.Data;
2. import lombok.ToString;
4. /**
5. * 学生实体类
6. */
7. @Data
8. @ToString
9. public class Student {
10.     private String name;
11.     private Integer age;
13.     public Student(String name,Integer age){
14.         this.age=age;
15.         this.name=name;
16.     }
17. }

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StudentCollectionIterator : 抽象的集合迭代器

创建一个抽象迭代器（学生迭代器）并继承Iterator接口（java.util包下的Iterator）

• StudentCollectionIterator
  

1. import java.util.Iterator;
2. /**
3. * 抽象的集合迭代器（Iterator）：学生集合的迭代器
4. * 实现Iterator接口
5. * 负责定义访问和遍历元素的接口，例如提供hasNext()和next()方法。
6. */
7. public interface StudentCollectionIterator extends Iterator<Student> {
9. }

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• Iterator
  

[code]package java.util;import java.util.function.Consumer;/** * An iterator over a collection.  {@code Iterator} takes the place of * {@link Enumeration} in the Java Collections Framework.  Iterators * differ from enumerations in two ways: * *

*      

• Iterators allow the caller to remove elements from the *           underlying collection during the iteration with well-defined *           semantics. * Method names have been improved. *
  

* *
This interface is a member of the *  * Java Collections Framework. * * @param  the type of elements returned by this iterator * * @author  Josh Bloch * @see Collection * @see ListIterator * @see Iterable * @since 1.2 */public interface Iterator {    /**     * Returns {@code true} if the iteration has more elements.     * (In other words, returns {@code true} if {@link #next} would     * return an element rather than throwing an exception.)     *     * @return {@code true} if the iteration has more elements     */    boolean hasNext();    /**     * Returns the next element in the iteration.     *     * @return the next element in the iteration     * @throws NoSuchElementException if the iteration has no more elements     */    E next();    /**     * Removes from the underlying collection the last element returned     * by this iterator (optional operation).  This method can be called     * only once per call to {@link #next}.  The behavior of an iterator     * is unspecified if the underlying collection is modified while the     * iteration is in progress in any way other than by calling this     * method.     *     * @implSpec     * The default implementation throws an instance of     * {@link UnsupportedOperationException} and performs no other action.     *     * @throws UnsupportedOperationException if the {@code remove}     *         operation is not supported by this iterator     *     * @throws IllegalStateException if the {@code next} method has not     *         yet been called, or the {@code remove} method has already     *         been called after the last call to the {@code next}     *         method     */    default void remove() {        throw new UnsupportedOperationException("remove");    }    /**     * Performs the given action for each remaining element until all elements     * have been processed or the action throws an exception.  Actions are     * performed in the order of iteration, if that order is specified.     * Exceptions thrown by the action are relayed to the caller.     *     * @implSpec     *
The default implementation behaves as if:     * {@code     *     while (hasNext())     *         action.accept(next());     * }     *     * @param action The action to be performed for each element     * @throws NullPointerException if the specified action is null     * @since 1.8     */    default void forEachRemaining(Consumer