gof-iterator

一句话概述

提供一种按顺序访问聚合对象元素的方式，同时不暴露其底层表示。

何时使用此技能

• 需要以统一方式遍历多种聚合类型，但它们使用不同的内部结构（一种使用数组，另一种使用哈希映射，第三种使用链表）。
• 某个方法需要使用集合，但不应依赖于具体的集合类型。
• 实现需要在客户端代码中可遍历的自定义集合（树、图、分页远程数据集）。

何时不要使用此技能

• 语言已经支持遍历标准集合（所有现代语言都是如此），而且你并未设计自定义集合——直接使用语言的 for-each / 迭代功能即可。
• 所谓的“迭代”实际上是转换或筛选流水线——这是更高层级的概念，应使用语言的流 / 序列。
• 你需要的是随机访问，而不是顺序访问——Iterator 按定义就是顺序访问。

核心内容

该模式将两项职责分开：

• Aggregate 拥有数据，并了解其内部结构。
• Iterator 知道如何逐个遍历该结构中的元素。

聚合对象提供一个方法（通常为 iterator()），返回一个新的 Iterator。Iterator 实现标准接口（hasNext()、next()，有时还有 remove()）。

同一个聚合对象上可以同时存在多个迭代器，各自跟踪自己的位置——因此，迭代状态应归属于 Iterator，而非聚合对象。

这种模式十分基础，几乎所有现代语言都已将其内置于语言和标准库中。Kotlin、Java、C#、Python、Swift、Rust、JavaScript 都有 Iterator 或 Iterable 接口，以及用于遍历它们的 for 循环。

决策启发

• 对于内置集合，绝不要自行实现 Iterator——语言已经提供了。
• 设计自定义集合或流时，实现语言的标准 Iterator 接口，这样客户端代码就能使用惯用的迭代方式（Kotlin 对 Iterable 使用 for，Java 使用 for-each，Python 使用 for x in y）。
• 对于一次性遍历中的筛选或转换，优先使用流 / 序列，而非有状态迭代器。

反模式

• 暴露底层集合（getInternalList()），让调用者直接遍历——这会破坏封装；调用者会依赖具体类型。
• 在遍历过程中以聚合对象未授权的方式修改它的迭代器——这通常会导致并发修改错误。
• 自定义迭代器不符合语言的标准接口——会迫使客户端代码采用专门的模式。

另请参阅

• gof-composite — Iterator 是遍历 Composite 结构的自然方式。
• gof-kotlin-idioms — Sequence、Iterable、Iterator<T> 接口和 iterator { yield(x) } 构建器都是一等功能；自行编写迭代器类很少是正确选择。

参考资料

• Head First Design Patterns（第 2 版），第 9 章（“管理完善的集合：Iterator 和 Composite 模式”）——本模式的经典章节，以两家餐厅合并存储在不同数据结构中的菜单为背景。