Java 迭代器模式詳解：統一遍歷介面與集合解耦

模式定義與核心價值

迭代器模式提供一種方法順序訪問聚合對象中的各個元素，而又不暴露該對象的內部表示。其核心價值在於：將遍歷邏輯從集合類中分離出來，實現集合與遍歷行為的解耦。

四大核心角色

• Iterator（迭代器介面）：定義遍歷操作（hasNext、next、remove）
• ConcreteIterator（具體迭代器）：實現具體遍歷邏輯，維護游標位置
• Aggregate（聚合介面）：定義創建迭代器的工廠方法
• ConcreteAggregate（具體聚合）：實現創建對應迭代器

完整代碼實現

// 迭代器介面
interface Iterator<E> {
    boolean hasNext();
    E next();
    void remove(); // 可選操作
}

// 聚合介面
interface Container<E> {
    Iterator<E> iterator();
    void add(E e);
    void remove(E e);
    E get(int index);
}

// 具體聚合類
class ActualContainer<E> implements Container<E> {
    private List<E> list = new ArrayList<>();
    
    @Override
    public void add(E e) { list.add(e); }
    
    @Override
    public void remove(E e) { list.remove(e); }
    
    @Override
    public E get(int index) { 
        return (index >= 0 && index < list.size()) ? list.get(index) : null; 
    }
    
    @Override
    public Iterator<E> iterator() {
        return new ActualIterator();
    }
    
    // 內部類實現迭代器
    private class ActualIterator implements Iterator<E> {
        private int cursor = 0;
        
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return cursor < list.size();
        }
        
        @Override
        public E next() {
            if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException();
            return list.get(cursor++);
        }
        
        @Override
        public void remove() {
            if (cursor == 0) throw new IllegalStateException();
            list.remove(--cursor);
        }
    }
}

// 客戶端測試
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        ActualContainer<Integer> container = new ActualContainer<>();
        for (int i = 5; i < 20; i++) container.add(i);
        
        Iterator<Integer> it = container.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

JDK 內建實現分析

Java 集合框架完美應用了迭代器模式：

• Collection 繼承 Iterable，強制實現 iterator()
• ArrayList 通過內部類 Itr 實現快速失效迭代器
• HashMap 通過 EntryIterator 遍歷鍵值對

進階特性：快速失效 vs 安全失效

設計模式組合應用

Java 集合框架中，迭代器模式常與其他模式結合：

• 工廠方法：iterator() 即工廠方法
• 裝飾器：Collections.synchronizedList 包裝迭代器
• 適配器：Enumeration 轉 Iterator

總結

迭代器模式是集合框架的基石，理解其原理有助於：正確使用 JDK 集合、避免 ConcurrentModificationException、設計自定義集合類、優化遍歷性能。

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