20. 迭代器模式
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2026-03-18
定义
迭代器模式(Iterator),提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素,而又不暴露该对象的内部表示。
人话:迭代器模式就像公交车上的售票员查票的过程。公交车上坐着很多乘客,比如“大鸟”“小菜”“老外”等,这些乘客都被放在公交车这个“集合”里。
如果不用迭代器模式来设计,程序里可能就要直接操作这个集合,比如用下标一个个访问乘客,还要自己去控制从第几个开始、什么时候结束、有没有越界等等。这样不仅麻烦,而且一旦集合结构发生变化(比如从数组换成链表),遍历代码也要跟着改,这在软件中就属于遍历逻辑与集合结构耦合过高。
而使用迭代器模式之后,就相当于安排了一位“售票员”。公交车本身只负责存放乘客,而“售票员”负责按顺序一个一个去询问乘客有没有买票。售票员知道如何从第一个乘客开始、如何走到下一个、以及什么时候走到最后。
这样一来,客户端代码就不需要关心公交车内部是怎么存储乘客的,也不用自己写循环控制逻辑,只需要让“售票员”去遍历即可,比如不断调用“下一个”,直到结束。
在软件中也是一样:迭代器模式把“如何遍历集合”这件事单独封装起来,让我们可以用统一的方式访问集合中的元素,而不需要暴露集合的内部结构,从而让代码更加清晰、解耦、易于扩展。
迭代器模式(Iterator)结构图
Iterator类——抽象迭代器:
// Iterator(抽象迭代器)
abstract class Iterator
{
public abstract object First(); // 第一个元素
public abstract object Next(); // 下一个元素
public abstract bool IsDone(); // 是否遍历结束
public abstract object CurrentItem(); // 当前元素
}Aggregate类——抽象聚集:
// Aggregate(抽象聚集)
abstract class Aggregate
{
public abstract Iterator CreateIterator();
}ConcreteIterator类——具体迭代器:
// ConcreteIterator(具体迭代器)
class ConcreteIterator : Iterator
{
private ConcreteAggregate aggregate;
private int current = 0;
public ConcreteIterator(ConcreteAggregate aggregate)
{
this.aggregate = aggregate;
}
public override object First()
{
return aggregate[0];
}
public override object Next()
{
object ret = null;
current++;
if (current < aggregate.Count)
{
ret = aggregate[current];
}
return ret;
}
public override bool IsDone()
{
return current >= aggregate.Count;
}
public override object CurrentItem()
{
return aggregate[current];
}
}ConcreteAggregate类——具体聚集:
// ConcreteAggregate(具体聚集)
class ConcreteAggregate : Aggregate
{
private IList<object> items = new List<object>();
public override Iterator CreateIterator()
{
return new ConcreteIterator(this);
}
public int Count
{
get { return items.Count; }
}
// 索引器
public object this[int index]
{
get { return items[index]; }
set { items.Insert(index, value); }
}
}客户端代码:
static void Main(string[] args)
{
// 公交车(聚集对象)
ConcreteAggregate a = new ConcreteAggregate();
// 上车的乘客
a[0] = "大鸟";
a[1] = "小菜";
a[2] = "行李";
a[3] = "老外";
a[4] = "公交内部员工";
a[5] = "小偷";
// 售票员(迭代器)
Iterator i = new ConcreteIterator(a);
object item = i.First();
while (!i.IsDone())
{
Console.WriteLine($"{i.CurrentItem()} 请买车票!");
i.Next();
}
Console.Read();
}运行结果:
大鸟 请买车票!
小菜 请买车票!
行李 请买车票!
老外 请买车票!
公交内部员工 请买车票!
小偷 请买车票!为什么要用具体的迭代器Concretelterator来实现抽象的Iterator呢?直接访问ConcreteIterator不是更好吗?因为有一个好处,当你需要对聚集有多种方式遍历时,可以考虑用迭代器模式,事实上,我们可以按照需要定制任何规则来遍历。
迭代器(Iterator)模式就是分离了集合对象的遍历行为,抽象出一个迭代器类来负责,这样既可以做到不暴露集合的内部结构,又可让外部代码透明地访问集合内部的数据。
迭代器模式在访问数组、集合、列表等数据时,尤其是数据库数据操作时,是非常普遍的应用,但由于它太普遍了,所以各种高级语言都对它进行了封装,所以反而给人感觉此模式本身不太常用了。
