迭代器模式是一种行为型设计模式，它提供了一种方法来顺序访问一个集合对象中的元素，而不需要暴露该对象的内部表示。迭代器模式非常适合用于容器类的设计，使得客户端代码可以通过统一的接口访问不同类型的集合。
1. 主要组成部分
- 迭代器（Iterator）：定义访问集合元素的接口，包括方法如
next(),hasNext(),remove()等。 - 聚合（Aggregate）：定义创建迭代器的接口。
- 具体迭代器（Concrete Iterator）：实现迭代器接口，维护对当前元素的引用和对集合的引用。
- 具体聚合（Concrete Aggregate）：实现聚合接口，返回具体迭代器的实例。
2. UML 类图
+------------------+
| Iterator |
+------------------+
| +next() |
| +hasNext() |
+------------------+^|
+------------------+
| ConcreteIterator |
+------------------+
| -collection: Collection |
| -index: int |
+------------------+
| +next() |
| +hasNext() |
+------------------++------------------+
| Aggregate |
+------------------+
| +createIterator()|
+------------------+^|
+------------------+
| ConcreteAggregate|
+------------------+
| -items: List |
+------------------+
| +createIterator()|
+------------------+
3. 示例代码
以下是一个简单的迭代器模式实现示例，使用 C++。
#include <iostream>
#include <vector>// 迭代器接口
class Iterator {
public:virtual ~Iterator() {}virtual int next() = 0;virtual bool hasNext() = 0;
};// 聚合接口
class Aggregate {
public:virtual ~Aggregate() {}virtual Iterator* createIterator() = 0;
};// 具体迭代器
class ConcreteIterator : public Iterator {
private:const std::vector<int>& collection;size_t index;public:ConcreteIterator(const std::vector<int>& coll) : collection(coll), index(0) {}int next() override {return collection[index++];}bool hasNext() override {return index < collection.size();}
};// 具体聚合
class ConcreteAggregate : public Aggregate {
private:std::vector<int> items;public:void addItem(int item) {items.push_back(item);}Iterator* createIterator() override {return new ConcreteIterator(items);}
};// 客户端代码
int main() {ConcreteAggregate aggregate;aggregate.addItem(1);aggregate.addItem(2);aggregate.addItem(3);Iterator* iterator = aggregate.createIterator();while (iterator->hasNext()) {std::cout << iterator->next() << " ";}std::cout << std::endl;delete iterator;return 0;
}
4. 优点
- 解耦：迭代器模式将集合的遍历与集合的实现分离，使得代码更清晰，易于维护。
- 统一接口：不同的集合可以通过相同的接口进行遍历，增强了灵活性和扩展性。
- 支持多种遍历方式：可以实现多种不同的迭代器，如正向、反向、递归等。
5. 缺点
- 增加复杂性：引入了额外的类和接口，增加了系统的复杂性。
- 性能开销：迭代器模式可能会导致性能开销，特别是在频繁创建和销毁迭代器的情况下。
总结
迭代器模式是一种强大的设计模式，特别适合用于集合类的设计。它通过提供统一的访问接口，使得客户端能够轻松遍历不同类型的集合，同时保持代码的清晰和灵活。