设计模式 迭代器模式

• 迭代器模式
• 基于IEnumerable的实现
• 使用场景
• 迭代器模式的优缺点

迭代器模式

迭代器模式用于顺序访问集合对象的元素，而不需要知道集合对象的底层表示。Java和.Net等语言已经将迭代器作为其内部语法元素，比如在C#中，集合对象只需要实现IEnumberable接口，然后就可以用foreach来遍历了。
迭代器模式提示我们要从使用者的角度考虑如何设计接口，如何对外提供访问内部对象的方式。即便我们组织的对象系统内部结构很复杂，但对于客户程序而言最简单的方式莫过于通过for /foreach循环依次遍历，至于遍历过程中的次序、分类筛选等则由目标类型自己封装。

GOF对迭代器模式描述为：
Provide a way to access the elements of an aggregate objectsequentially without exposing its underlying representation.
— Design Patterns : Elements of Reusable Object-Oriented Software

UML类图：

代码实现

//迭代器接口public interface IIterator<T>{ T Next(); bool HasNext();}//具体迭代器public class ConcreteIterator<T> : IIterator<T>{ private ConcreteAggretate<T> Aggretate; //成员变量，关联关系 private int cursor = 0; public ConcreteIterator(ConcreteAggretate<T> agg) {  this.Aggretate = agg; } public bool HasNext() {  return !(cursor >= Aggretate.Size); } public T Next() {  if (HasNext())  {   return Aggretate.GetELement(cursor++);  }  else  {   return default(T);  } }}//聚合接口public interface IAggretate<T>{ public void Add(T obj); public void Remove(T obj); public int Size { get; } public T GetELement(int index); public IIterator<T> GetIterator();}//具体聚合public class ConcreteAggretate<T> : IAggretate<T>{ private List<T> list = new List<T>(); // public void Add(T obj) {  list.Add(obj); } public void Remove(T obj) {  list.Remove(obj); } public IIterator<T> GetIterator() {  return new ConcreteIterator<T>(this); //在局部方法中new实例，属依赖关系 } public int Size {  get  {   return list.Count;  } } public T GetELement(int index) {  return list[index]; }}

调用者代码：

IAggretate<int> aggretate = new ConcreteAggretate<int>();aggretate.Add(9);aggretate.Add(8);aggretate.Add(7);IIterator<int> iterator = aggretate.GetIterator();while (iterator.HasNext()){ Console.WriteLine(iterator.Next());}

基于IEnumerable的实现

以上便是经典的迭代器模式的实现，这种模式给聚合对象增加了一个创建其迭代器对象的方法，迭代器的抽象定义和具体迭代器类型都作为一个额外的对象存在。
实际上C#已内置了对迭代器模式的支持，只需要实现IEnumerable接口即可，不再需要从0开始，少了很多代码量：

public class ConcreteAggretate<T> : IEnumerable<T>{ private List<T> list = new List<T>(); public void Add(T obj) {  list.Add(obj); } public void Remove(T obj) {  list.Remove(obj); } public IEnumerator<T> GetEnumerator() {  foreach (var item in list)  {   yield return item;  } } IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() {  throw new NotImplementedException(); }}

使用foreach遍历IEnumerable接口

var aggretate = ConcreteAggretate<int>();aggretate.Add(9);aggretate.Add(8);aggretate.Add(7);foreach (var item in aggretate){ Console.WriteLine(item);}

使用场景

• 对象内部结构比较复杂，为了让调用者可以轻松地访问，同时不需要暴露其内部结构；
• 需要为聚合对象提供多种遍历方式；
• 为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口；

迭代器模式的优缺点

优点

• 迭代器支持以不同的方式遍历一个聚合对象，而且在同一个聚合上可以添加多个具有不同遍历方式的迭代器；
• 迭代器简化了聚合类的遍历；
• 迭代器模式可以方便地增加新的聚合类和迭代器类，无须修改原有代码。

缺点
迭代器模式通过将存储数据和遍历数据的职责分离，为封装集合地复杂性、隔离变化提供了极大的遍历，但这种方式也有其固有的缺点：每次
增加新的聚合类都需要对应增加新的迭代器类，类的个数成对增加，这在一定程度上增加了系统的复杂性。

参考书籍：
王翔著 《设计模式——基于C#的工程化实现及扩展》

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