设计模式 - 迭代器模式

概述

迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为型设计模式，它提供了一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示。迭代器模式通过引入迭代器对象来遍历聚合对象，使得客户端可以一致地访问聚合对象中的元素，而不需要了解其内部结构。

结构

迭代器模式包含以下几个角色：

1. 迭代器（Iterator）：定义访问和遍历元素的接口。
2. 具体迭代器（ConcreteIterator）：实现迭代器接口，负责遍历聚合对象中的元素。
3. 聚合（Aggregate）：定义创建迭代器对象的接口。
4. 具体聚合（ConcreteAggregate）：实现聚合接口，返回一个具体迭代器的实例。

示例代码

假设我们有一个应用程序需要遍历一个自定义的集合对象。
代码地址

迭代器接口

public interface IIterator<T>
{
    bool HasNext();
    T Next();
}

聚合接口

public interface IAggregate<T>
{
    IIterator<T> CreateIterator();
}

具体聚合

public class CustomCollection<T> : IAggregate<T>
{
    private readonly List<T> _items = [];

    public void Add(T item)
    {
        _items.Add(item);
    }

    public IIterator<T> CreateIterator()
    {
        return new CustomIterator(this);
    }

    public int Count => _items.Count;

    public T this[int index] => _items[index];

    private class CustomIterator(CustomCollection<T> collection) : IIterator<T>
    {
        private int _currentIndex;

        public bool HasNext()
        {
            return _currentIndex < collection.Count;
        }

        public T Next()
        {
            return collection[_currentIndex++];
        }
    }
}

客户端代码

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        CustomCollection<string> collection = new CustomCollection<string>();
        collection.Add("Item 1");
        collection.Add("Item 2");
        collection.Add("Item 3");

        IIterator<string> iterator = collection.CreateIterator();

        while (iterator.HasNext())
        {
            string item = iterator.Next();
            Console.WriteLine(item);
        }
    }
}

应用场景

迭代器模式适用于以下场景：

1. 访问聚合对象的内容：需要访问一个聚合对象的内容，而不需要暴露其内部表示时。
2. 遍历不同的聚合结构：需要遍历不同的聚合结构，如列表、树、图等时。
3. 统一的遍历接口：需要为不同的聚合结构提供一个统一的遍历接口时。

优缺点

优点

• 简化聚合类：迭代器模式将遍历聚合对象的职责分离到迭代器对象中，简化了聚合类的设计。
• 一致的遍历接口：迭代器模式为不同的聚合结构提供了一致的遍历接口，增加了系统的灵活性和可扩展性。

缺点

• 增加类的数量：迭代器模式引入了迭代器类，可能会增加系统中类的数量，增加系统的复杂性。