Java迭代器模式：集合遍历，自定义迭代器实现​

1. 当书架遇上图书管理员：初识迭代器

小时候我最喜欢去图书馆借书，但总是会遇到这样的困惑：面对一排排的书架，怎么才能高效找到想要的书？直到我发现每个书架都配有专门的图书管理员，他们负责把读者需要的书依次找出来——这像极了编程世界中的迭代器模式。

在Java世界里，集合就像装满了书的书架，而迭代器就是那位专业的图书管理员。他不需要我们知道书架的具体结构（是数组还是链表），只需按顺序把书递到我们手中。这种"藏结构于幕后，显遍历于前台"的设计哲学，正是迭代器模式的精髓。

2. 模式架构：拆解迭代器组成部件

2.1 设计图鉴

迭代器模式的"配方"包含两个核心原料：

Iterator接口：定义标准操作（hasNext、next）
Aggregate接口：负责生产专属迭代器

就像不同的书架（数组/链表）需要配置不同寻书方式的图书管理员，每个集合都应该生产与之匹配的迭代器。这种解耦设计让集合的遍历方式完全独立于集合本身的结构。

3. Java实践：手写两套迭代方案

开发环境：Java 17 + IntelliJ IDEA

3.1 内置迭代器基础用法

List<String> coffeeList = Arrays.asList("美式", "拿铁", "摩卡", "卡布奇诺");

// 获取专用咖啡师（迭代器）
Iterator<String> barista = coffeeList.iterator();

while(barista.hasNext()) {
    String coffee = barista.next();
    System.out.println("正在冲泡：" + coffee);
    
    // 特殊处理：遇到摩卡需要加巧克力粉
    if("摩卡".equals(coffee)) {
        System.out.println(">>> 撒上法芙娜巧克力粉");
    }
}

3.2 自定义温度过滤器迭代器

假设我们需要筛选60度以上的饮品：

// 定制温度检测迭代器（仅Java示例）
class TemperatureFilterIterator implements Iterator<Drink> {
    private final Iterator<Drink> originIterator;
    private Drink nextDrink;
    
    public TemperatureFilterIterator(List<Drink> drinks) {
        this.originIterator = drinks.iterator();
        prefetchValidDrink();
    }
    
    private void prefetchValidDrink() {
        while(originIterator.hasNext()) {
            Drink candidate = originIterator.next();
            if(candidate.getTemperature() >= 60) {
                nextDrink = candidate;
                return;
            }
        }
        nextDrink = null;
    }
    
    @Override
    public boolean hasNext() {
        return nextDrink != null;
    }
    
    @Override
    public Drink next() {
        Drink current = nextDrink;
        prefetchValidDrink(); // 预取下一杯合格饮品
        return current;
    }
}

// 使用示例
List<Drink> menu = Arrays.asList(
    new Drink("热牛奶", 70),
    new Drink("冰美式", 5),
    new Drink("热拿铁", 65)
);

Iterator<Drink> thermometer = new TemperatureFilterIterator(menu);
while(thermometer.hasNext()) {
    System.out.println("适宜冬季饮品：" + thermometer.next().getName());
}

4. 模式深潜：关联技术揭秘

4.1 泛型加持的通用迭代器

通过泛型技术可以让迭代器具备更强的普适性：

public interface SmartIterator<T> {
    boolean hasNext();
    T next();
    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
}

// 具体实现类继承时指定泛型类型
class CircularIterator<T> implements SmartIterator<T> {
    // 实现环形遍历逻辑...
}

4.2 组合模式中的迭代器应用

当处理树形结构时，迭代器可以结合组合模式：

public class Department implements Iterable<Employee> {
    private List<Employee> staff = new ArrayList<>();
    
    @Override
    public Iterator<Employee> iterator() {
        return new CompositeIterator(staff.iterator());
    }
    
    // 实现深度优先遍历的内部类
    private class CompositeIterator implements Iterator<Employee> {
        // 具体的递归遍历实现...
    }
}

5. 现实战场：迭代器的典型应用场景

5.1 分页读取利器

数据库查询结果的分批处理非常适合迭代器模式：

public class PagingIterator implements Iterator<List<Record>> {
    private int currentPage = 0;
    private final int pageSize;
    
    public PagingIterator(int pageSize) {
        this.pageSize = pageSize;
    }
    
    @Override
    public boolean hasNext() {
        return Database.hasMoreRecords(currentPage * pageSize);
    }
    
    @Override
    public List<Record> next() {
        List<Record> batch = Database.fetchRecords(currentPage++, pageSize);
        return batch;
    }
}

5.2 敏感词过滤器

社交媒体平台常用迭代器进行内容审查：

public class ContentScanner {
    public void scanContent(Iterator<String> contentIterator) {
        while(contentIterator.hasNext()) {
            String segment = contentIterator.next();
            if(SensitiveWordLibrary.contains(segment)) {
                System.out.println("发现敏感词：" + segment);
                contentIterator.remove(); // 支持移除操作
            }
        }
    }
}

6. 权衡之选：模式优劣全景分析

优势维度：

遍历操作与集合实现完全解耦
支持多种遍历策略的灵活切换
简化客户端调用复杂度
遵守单一职责原则

短板领域：

迭代器与集合状态不同步时容易抛出ConcurrentModificationException
部分实现会带来额外内存消耗
复杂迭代器会增加代码维护成本

7. 避坑指南：开发者必知注意事项

版本一致原则：确保迭代器工作时集合结构不被外部修改
资源及时释放：针对文件流等资源的迭代器需要实现AutoCloseable
异常处理机制：在next()调用前必须验证hasNext()
遍历终止策略：实现可中断的迭代逻辑
反向遍历支持：必要时可扩展previous()方法

8. 模式演进：迭代器的现代发展

随着Java Stream API的普及，迭代器正与函数式编程深度融合：

// 传统迭代器改造为Spliterator
public class SensorDataSpliterator implements Spliterator<DataPoint> {
    // 实现分片遍历逻辑...
}

// 与Stream API整合使用
StreamSupport.stream(new SensorDataSpliterator(), false)
             .filter(dp -> dp.getValue() > 100)
             .forEach(System.out::println);

9. 总结

从基础遍历到智能迭代，Java迭代器模式就像一位经验丰富的导游，带领我们在复杂的数据集合中从容穿行。在微服务架构盛行的今天，掌握自定义迭代器的实现技巧，能够显著提升系统的灵活性和可维护性。当您下次需要处理非标数据集时，不妨尝试打造专属的迭代器，让遍历操作既优雅又高效。

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