在現實生活以及程式設計中，經常要通路一個聚合對象中的各個元素，如“資料結構”中的連結清單周遊，通常的做法是将連結清單的建立和周遊都放在同一個類中，但這種方式不利于程式的擴充，如果要更換周遊方法就必須修改程式源代碼，這違背了 “開閉原則”。
既然将周遊方法封裝在聚合類中不可取，那麼聚合類中不提供周遊方法，将周遊方法由使用者自己實作是否可行呢？答案是同樣不可取，因為這種方式會存在兩個缺點：
- 暴露了聚合類的内部表示，使其資料不安全；
- 增加了客戶的負擔。
“疊代器模式”能較好地克服以上缺點，它在客戶通路類與聚合類之間插入一個疊代器，這分離了聚合對象與其周遊行為，對客戶也隐藏了其内部細節，且滿足“單一職責原則”和“開閉原則”，如 Java 中的 Collection、List、Set、Map 等都包含了疊代器。
疊代器模式在生活中應用的比較廣泛，比如：物流系統中的傳送帶，不管傳送的是什麼物品，都會被打包成一個個箱子，并且有一個統一的二維碼。這樣我們不需要關心箱子裡是什麼，在分發時隻需要一個個檢查發送的目的地即可。再比如，我們平時乘坐交通工具，都是統一刷卡或者刷臉進站，而不需要關心是男性還是女性、是殘障人士還是正常人等資訊。
模式的定義與特點
疊代器（Iterator）模式的定義：提供一個對象來順序通路聚合對象中的一系列資料，而不暴露聚合對象的内部表示。疊代器模式是一種對象行為型模式，其主要優點如下。
- 通路一個聚合對象的内容而無須暴露它的内部表示。
- 周遊任務交由疊代器完成，這簡化了聚合類。
- 它支援以不同方式周遊一個聚合，甚至可以自定義疊代器的子類以支援新的周遊。
- 增加新的聚合類和疊代器類都很友善，無須修改原有代碼。
- 封裝性良好，為周遊不同的聚合結構提供一個統一的接口。
其主要缺點是：增加了類的個數，這在一定程度上增加了系統的複雜性。
在日常開發中，我們幾乎不會自己寫疊代器。除非需要定制一個自己實作的資料結構對應的疊代器，否則，開源架構提供的 API 完全夠用。
模式的結構與實作
疊代器模式是通過将聚合對象的周遊行為分離出來，抽象成疊代器類來實作的，其目的是在不暴露聚合對象的内部結構的情況下，讓外部代碼透明地通路聚合的内部資料。現在我們來分析其基本結構與實作方法。
1. 模式的結構
疊代器模式主要包含以下角色。
- 抽象聚合（Aggregate）角色：定義存儲、添加、删除聚合對象以及建立疊代器對象的接口。
- 具體聚合（ConcreteAggregate）角色：實作抽象聚合類，傳回一個具體疊代器的執行個體。
- 抽象疊代器（Iterator）角色：定義通路和周遊聚合元素的接口，通常包含 hasNext()、first()、next() 等方法。
- 具體疊代器（Concretelterator）角色：實作抽象疊代器接口中所定義的方法，完成對聚合對象的周遊，記錄周遊的目前位置。
其結構圖如圖 1 所示。
2. 模式的實作
疊代器模式的實作代碼如下：
package net.biancheng.c.iterator;
import java.util.*;
public class IteratorPattern {
public static void main(String[] args) {
Aggregate ag = new ConcreteAggregate();
ag.add("中山大學");
ag.add("華南理工");
ag.add("韶關學院");
System.out.print("聚合的内容有：");
Iterator it = ag.getIterator();
while (it.hasNext()) {
Object ob = it.next();
System.out.print(ob.toString() + "\t");
}
Object ob = it.first();
System.out.println("\nFirst：" + ob.toString());
}
}
//抽象聚合
interface Aggregate {
public void add(Object obj);
public void remove(Object obj);
public Iterator getIterator();
}
//具體聚合
class ConcreteAggregate implements Aggregate {
private List 程式運作結果如下：
聚合的内容有：中山大學 華南理工 韶關學院
First：中山大學 模式的應用執行個體
【例1】用疊代器模式編寫一個浏覽婺源旅遊風景圖的程式。
分析：婺源的名勝古迹較多，要設計一個檢視相關景點圖檔（點此下載下傳本執行個體所要顯示的景點圖檔）和簡介的程式，用“疊代器模式”設計比較合适。
首先，設計一個婺源景點（WyViewSpot）類來儲存每張圖檔的名稱與簡介；再設計一個景點集（ViewSpotSet）接口，它是抽象聚合類，提供了增加和删除婺源景點的方法，以及擷取疊代器的方法。
然後，定義一個婺源景點集（WyViewSpotSet）類，它是具體聚合類，用 ArrayList 來儲存所有景點資訊，并實作父類中的抽象方法；再定義婺源景點的抽象疊代器（ViewSpotltemtor）接口，其中包含了檢視景點資訊的相關方法。
最後，定義婺源景點的具體疊代器（WyViewSpotlterator）類，它實作了父類的抽象方法；用戶端程式設計成視窗程式，它初始化婺源景點集（ViewSpotSet）中的資料，并實作 ActionListener 接口，它通過婺源景點疊代器（ViewSpotlterator）來査看婺源景點（WyViewSpot）的資訊。圖 2 所示是其結構圖。
程式代碼如下：
package net.biancheng.c.iterator;
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.util.ArrayList;
public class PictureIterator {
public static void main(String[] args) {
new PictureFrame();
}
}
//相框類
class PictureFrame extends JFrame implements ActionListener {
private static final long serialVersionUID = 1L;
ViewSpotSet ag; //婺源景點集接口
ViewSpotIterator it; //婺源景點疊代器接口
WyViewSpot ob; //婺源景點類
PictureFrame() {
super("中國最美鄉村“婺源”的部分風景圖");
this.setResizable(false);
ag = new WyViewSpotSet();
ag.add(new WyViewSpot("江灣", "江灣景區是婺源的一個國家5A級旅遊景區，景區内有蕭江宗祠、永思街、滕家老屋、婺源人家、鄉賢園、百工坊等一大批古建築，精美絕倫，做工精細。"));
ag.add(new WyViewSpot("李坑", "李坑村是一個以李姓聚居為主的古村落，是國家4A級旅遊景區，其建築風格獨特，是著名的徽派建築，給人一種安靜、祥和的感覺。"));
ag.add(new WyViewSpot("思溪延村", "思溪延村位于婺源縣思口鎮境内，始建于南宋慶元五年（1199年），當時建村者俞氏以（魚）思清溪水而名。"));
ag.add(new WyViewSpot("曉起村", "曉起有“中國茶文化第一村”與“國家級生态示範村”之美譽，村屋多為清代建築，風格各具特色，村中小巷均鋪青石，曲曲折折，回環如棋局。"));
ag.add(new WyViewSpot("菊徑村", "菊徑村形狀為山環水繞型，小河成大半圓型，繞村莊将近一周，四周為高山環繞，符合中國的八卦“後山前水”設計，當地人稱“臉盆村”。"));
ag.add(new WyViewSpot("篁嶺", "篁嶺是著名的“曬秋”文化起源地，也是一座距今近六百曆史的徽州古村；篁嶺屬典型山居村落，民居圍繞水口呈扇形梯狀錯落排布。"));
ag.add(new WyViewSpot("彩虹橋", "彩虹橋是婺源頗有特色的帶頂的橋——廊橋，其不僅造型優美，而且它可在雨天裡供行人歇腳，其名取自唐詩“兩水夾明鏡，雙橋落彩虹”。"));
ag.add(new WyViewSpot("卧龍谷", "卧龍谷是國家4A級旅遊區，這裡飛泉瀑流洩銀吐玉、彩池幽潭碧綠清新、山峰岩石挺拔奇巧，活脫脫一幅天然潑墨山水畫。"));
it = ag.getIterator(); //擷取婺源景點疊代器
ob = it.first();
this.showPicture(ob.getName(), ob.getIntroduce());
}
//顯示圖檔
void showPicture(String Name, String Introduce) {
Container cp = this.getContentPane();
JPanel picturePanel = new JPanel();
JPanel controlPanel = new JPanel();
String FileName = "src/iterator/Picture/" + Name + ".jpg";
JLabel lb = new JLabel(Name, new ImageIcon(FileName), JLabel.CENTER);
JTextArea ta = new JTextArea(Introduce);
lb.setHorizontalTextPosition(JLabel.CENTER);
lb.setVerticalTextPosition(JLabel.TOP);
lb.setFont(new Font("宋體", Font.BOLD, 20));
ta.setLineWrap(true);
ta.setEditable(false);
//ta.setBackground(Color.orange);
picturePanel.setLayout(new BorderLayout(5, 5));
picturePanel.add("Center", lb);
picturePanel.add("South", ta);
JButton first, last, next, previous;
first = new JButton("第一張");
next = new JButton("下一張");
previous = new JButton("上一張");
last = new JButton("最末張");
first.addActionListener(this);
next.addActionListener(this);
previous.addActionListener(this);
last.addActionListener(this);
controlPanel.add(first);
controlPanel.add(next);
controlPanel.add(previous);
controlPanel.add(last);
cp.add("Center", picturePanel);
cp.add("South", controlPanel);
this.setSize(630, 550);
this.setVisible(true);
this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
}
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent arg0) {
String command = arg0.getActionCommand();
if (command.equals("第一張")) {
ob = it.first();
this.showPicture(ob.getName(), ob.getIntroduce());
} else if (command.equals("下一張")) {
ob = it.next();
this.showPicture(ob.getName(), ob.getIntroduce());
} else if (command.equals("上一張")) {
ob = it.previous();
this.showPicture(ob.getName(), ob.getIntroduce());
} else if (command.equals("最末張")) {
ob = it.last();
this.showPicture(ob.getName(), ob.getIntroduce());
}
}
}
//婺源景點類
class WyViewSpot {
private String Name;
private String Introduce;
WyViewSpot(String Name, String Introduce) {
this.Name = Name;
this.Introduce = Introduce;
}
public String getName() {
return Name;
}
public String getIntroduce() {
return Introduce;
}
}
//抽象聚合：婺源景點集接口
interface ViewSpotSet {
void add(WyViewSpot obj);
void remove(WyViewSpot obj);
ViewSpotIterator getIterator();
}
//具體聚合：婺源景點集
class WyViewSpotSet implements ViewSpotSet {
private ArrayList list = new ArrayList();
public void add(WyViewSpot obj) {
list.add(obj);
}
public void remove(WyViewSpot obj) {
list.remove(obj);
}
public ViewSpotIterator getIterator() {
return (new WyViewSpotIterator(list));
}
}
//抽象疊代器：婺源景點疊代器接口
interface ViewSpotIterator {
boolean hasNext();
WyViewSpot first();
WyViewSpot next();
WyViewSpot previous();
WyViewSpot last();
}
//具體疊代器：婺源景點疊代器
class WyViewSpotIterator implements ViewSpotIterator {
private ArrayList list = null;
private int index = -1;
WyViewSpot obj = null;
public WyViewSpotIterator(ArrayList list) {
this.list = list;
}
public boolean hasNext() {
if (index < list.size() - 1) {
return true;
} else {
return false;
}
}
public WyViewSpot first() {
index = 0;
obj = list.get(index);
return obj;
}
public WyViewSpot next() {
if (this.hasNext()) {
obj = list.get(++index);
}
return obj;
}
public WyViewSpot previous() {
if (index > 0) {
obj = list.get(--index);
}
return obj;
}
public WyViewSpot last() {
index = list.size() - 1;
obj = list.get(index);
return obj;
}
} 程式運作結果如圖 3 所示。
模式的應用場景
前面介紹了關于疊代器模式的結構與特點，下面介紹其應用場景，疊代器模式通常在以下幾種情況使用。
- 當需要為聚合對象提供多種周遊方式時。
- 當需要為周遊不同的聚合結構提供一個統一的接口時。
- 當通路一個聚合對象的内容而無須暴露其内部細節的表示時。
由于聚合與疊代器的關系非常密切，是以大多數語言在實作聚合類時都提供了疊代器類，是以大數情況下使用語言中已有的聚合類的疊代器就已經夠了。
模式的擴充
疊代器模式常常與組合模式結合起來使用，在對組合模式中的容器構件進行通路時，經常将疊代器潛藏在組合模式的容器構成類中。當然，也可以構造一個外部疊代器來對容器構件進行通路，其結構圖如圖 4 所示。