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行为型设计模式-迭代器（Iterator）模式-python实现

article 2025/1/23 2:09:45

设计模式汇总：查看

通俗示例

想象一下你正在逛一家超市，超市里的商品分成不同的区域，比如食品区、饮料区、日用品区等。你想要逐个查看这些区域的所有商品，但是你并不想关心这些商品在超市里是如何存放的。这时，你可以使用一个购物车，这个购物车能够按照你的要求，依次从各个区域取出商品给你查看。这里的购物车就类似于迭代器模式中的迭代器，它帮助你遍历超市中不同的商品区域，而不需要你了解商品的具体存储方式。

通俗解释

迭代器模式是一种行为型设计模式，它提供了一种方法来顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而无需暴露该对象的内部表示。在迭代器模式中，聚合对象负责存储数据，而迭代器负责遍历这些数据。这样，遍历逻辑就从聚合对象中分离出来，使得聚合对象的实现更加简洁，也使得客户端代码与聚合对象的实现解耦。

迭代器模式的组成包括以下几部分：

迭代器接口（Iterator）：定义了访问和遍历聚合对象中各个元素的方法，如hasNext()、next()等。
具体迭代器（Concrete Iterator）：实现了迭代器接口，并跟踪当前遍历的位置。
聚合接口（Aggregate）：定义了创建迭代器对象的接口。
具体聚合（Concrete Aggregate）：实现了聚合接口，负责存储数据并创建具体迭代器。

迭代器模式的优点

支持以统一方式遍历不同结构：迭代器模式提供了一个统一的接口来遍历不同类型的聚合对象。
分离遍历逻辑与聚合对象实现：迭代器模式将遍历逻辑从聚合对象中分离出来，使得聚合对象可以专注于数据存储。
增强代码的可维护性和可扩展性：由于遍历逻辑与聚合对象实现分离，修改聚合对象时不需要改动遍历代码。

Python代码示例

以下是一个迭代器模式的简单实现：

# 迭代器接口
class Iterator:
    def has_next(self):
        pass
    
    def next(self):
        pass

# 具体迭代器
class ConcreteIterator(Iterator):
    def __init__(self, aggregate):
        self._aggregate = aggregate
        self._index = 0
    
    def has_next(self):
        return self._index < len(self._aggregate.items)
    
    def next(self):
        if self.has_next():
            item = self._aggregate.items[self._index]
            self._index += 1
            return item
        else:
            raise StopIteration

# 聚合接口
class Aggregate:
    def iterator(self):
        pass

# 具体聚合
class ConcreteAggregate(Aggregate):
    def __init__(self):
        self.items = []
    
    def add(self, item):
        self.items.append(item)
    
    def iterator(self):
        return ConcreteIterator(self)

# 客户端代码
if __name__ == "__main__":
    # 创建聚合对象并添加元素
    aggregate = ConcreteAggregate()
    aggregate.add('Item A')
    aggregate.add('Item B')
    aggregate.add('Item C')

    # 获取迭代器并遍历元素
    iterator = aggregate.iterator()
    while iterator.has_next():
        item = iterator.next()
        print(f"Item: {item}")

在这个例子中，Iterator是迭代器接口，ConcreteIterator是实现了迭代器接口的具体迭代器类，它跟踪当前遍历的位置。Aggregate是聚合接口，ConcreteAggregate是具体聚合类，它包含一个items列表来存储元素，并可以创建一个ConcreteIterator实例来遍历这些元素。