迭代器（Iterator）

一句话意图：提供一种方法顺序访问聚合对象中的元素，而不暴露其内部表示。

适用场景

• 需要遍历一个集合，又不想让调用方依赖集合的内部结构（数组/链表/树）。
• 想为同一聚合提供多种遍历方式（正序、逆序、按条件过滤）。
• 希望统一遍历入口，让不同集合拥有一致的遍历语法。

Java 已内建该模式：java.util.Iterator 与 java.lang.Iterable，for-each 语法糖底层就是迭代器。

结构与角色

角色	职责
Iterator	定义 hasNext() / next()（可选 remove()）
ConcreteIterator	记录遍历位置，实现遍历算法
Aggregate	定义 iterator() 创建迭代器
ConcreteAggregate	返回具体的迭代器实现

Java 示例

import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;

// 聚合对象：实现 Iterable，就可用于 for-each
class NameRepository implements Iterable<String> {
    private final String[] names = {"张三", "李四", "王五"};

    @Override
    public Iterator<String> iterator() {
        return new NameIterator();
    }

    // 具体迭代器：持有遍历状态（不暴露给外部）
    private class NameIterator implements Iterator<String> {
        private int index = 0;

        @Override public boolean hasNext() { return index < names.length; }

        @Override public String next() {
            if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException();
            return names[index++];
        }
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        NameRepository repo = new NameRepository();
        // for-each 底层调用 iterator()，编译期展开成 hasNext()/next()
        for (String name : repo) {
            System.out.println(name);
        }

        // 也可手动使用迭代器
        Iterator<String> it = repo.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println("手动: " + it.next());
        }
    }
}

JDK 的 ArrayList/HashMap 各自的 iterator()、集合框架的 fail-fast 机制、Stream 的惰性遍历都建立在迭代器之上。

优缺点

优点	缺点
遍历与聚合解耦，隐藏内部结构	增加类数量，简单集合显得绕
支持多种遍历方式、多个并存迭代器	遍历中修改集合易触发 ConcurrentModificationException
统一遍历接口，配合 for-each 简洁	对某些结构，迭代器实现较繁琐

与相似模式的区别

• vs 组合：组合提供树形结构；迭代器负责遍历（可遍历组合成的树，如深度/广度优先）。
• vs 访问者：迭代器只管遍历取元素；访问者遍历后对每种元素施加操作。
• vs for 循环：直接按索引访问暴露了内部结构、耦合强；迭代器把遍历交给聚合本身，接口统一。

实践要点与坑

• 遍历中不要通过聚合自身的增删方法修改集合，否则 fail-fast 会抛 ConcurrentModificationException；需要删除时用迭代器的 remove()。
• 可为同一聚合提供多个独立迭代器，互不干扰。
• 自定义迭代器注意 next() 在无元素时的行为（应抛 NoSuchElementException）。
• 对不可变集合返回的迭代器，remove() 应抛出异常。

一句话记忆

遍历方式归聚合自己管：hasNext + next，外部只见迭代器、不见内部结构。

---

详解见 行为型迭代器模式。