迭代器 Iterator

coolzhul2026/3/27大约 4 分钟

迭代器 Iterator

提供一种方法顺序访问聚合对象中的各个元素，而不暴露其底层表示。

意图

迭代器模式将遍历集合的责任从集合本身分离出来，放到独立的迭代器对象中。客户端通过统一的迭代器接口访问不同类型的集合，不需要关心集合的内部结构（数组、链表、树、哈希表等）。

Java 中的 Iterator 接口就是迭代器模式的标准实现——无论是 ArrayList、HashSet 还是 HashMap，都可以用 for-each 循环统一遍历。

适用场景

需要遍历聚合对象中的元素，又不暴露其内部结构时
需要为不同的聚合结构提供统一的遍历接口时
需要支持多种遍历方式时（正序、倒序、过滤等）
不希望客户端代码依赖聚合对象的具体实现时

代码示例

❌ 没有使用该模式的问题

// 客户端需要知道集合的内部结构才能遍历
public class BookList {
    private Book[] books = new Book[100];
    private int size = 0;

    // 暴露内部数据结构
    public Book[] getBooks() { return books; }
    public int getSize() { return size; }
}

// 客户端需要知道是数组才能这样遍历
BookList list = new BookList();
Book[] books = list.getBooks();
for (int i = 0; i < list.getSize(); i++) {
    System.out.println(books[i].getName());
}

// 如果 BookList 改成用 LinkedList 实现，客户端代码全部要改

✅ 使用该模式后的改进

// 迭代器接口
public interface MyIterator<T> {
    boolean hasNext();
    T next();
}

// 可迭代接口
public interface MyIterable<T> {
    MyIterator<T> iterator();
}

// 具体聚合类
public class BookList implements MyIterable<Book> {
    private final List<Book> books = new ArrayList<>();

    public void add(Book book) {
        books.add(book);
    }

    @Override
    public MyIterator<Book> iterator() {
        return new BookIterator(books);
    }
}

// 具体迭代器
public class BookIterator implements MyIterator<Book> {
    private final List<Book> books;
    private int position = 0;

    public BookIterator(List<Book> books) {
        this.books = books;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return position < books.size();
    }

    @Override
    public Book next() {
        if (!hasNext()) {
            throw new NoSuchElementException();
        }
        return books.get(position++);
    }
}

// 使用：不关心集合内部结构
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BookList bookList = new BookList();
        bookList.add(new Book("Java 编程思想"));
        bookList.add(new Book("Effective Java"));
        bookList.add(new Book("设计模式"));

        MyIterator<Book> iterator = bookList.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Book book = iterator.next();
            System.out.println(book.getTitle());
        }
    }
}

Spring 中的应用

Spring 的 CompositeIterator 和各种 XXXRepository 的返回值都用到了迭代器模式：

// Spring 的 CompositeIterator 组合多个迭代器
public class CompositeIterator<T> implements Iterator<T> {
    private final List<Iterator<T>> iterators = new ArrayList<>();

    public void add(Iterator<T> iterator) {
        iterators.add(iterator);
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        for (Iterator<T> iterator : iterators) {
            if (iterator.hasNext()) return true;
        }
        return false;
    }

    @Override
    public T next() {
        for (Iterator<T> iterator : iterators) {
            if (iterator.hasNext()) return iterator.next();
        }
        throw new NoSuchElementException();
    }
}

// Spring Data JPA 的 Iterable 返回
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
    // findAll() 返回 Iterable<User>，可以用 for-each 遍历
    // Spring 通过迭代器模式统一了各种数据源的遍历方式
}

优缺点

优点	缺点
访问聚合对象的内容而不暴露其内部表示	增加了类的数量
为遍历不同的聚合结构提供统一接口	对于简单的集合，使用迭代器可能显得多余
支持多种遍历方式（正序、倒序、过滤等）	Java 已内置 Iterator 接口，通常不需要自己实现
遍历时可以安全地修改聚合对象（使用 ListIterator）	迭代器模式通常被称为"已死"的模式——语言已内置支持

面试追问

Q1: Iterator 和 ListIterator 的区别？

A: ListIterator 是 Iterator 的增强版，专门用于 List。它支持双向遍历（hasPrevious/previous）、获取元素索引（nextIndex/previousIndex）、在遍历时修改列表（add/set/remove）。Iterator 只能单向遍历和删除元素。

Q2: forEachRemaining 和 remove 的使用注意点？

A: forEachRemaining(Consumer) 是 Java 8 新增的批量操作方法。remove() 必须在 next() 之后调用，否则会抛出 IllegalStateException。每次 next() 只能调用一次 remove()。如果使用 forEachRemaining，不能在 Consumer 中调用 remove()（会抛出 ConcurrentModificationException）。

Q3: Java 8 的 Stream 和迭代器有什么区别？

A: 迭代器是命令式的，手动控制遍历过程，可以修改集合。Stream 是声明式的，描述"做什么"而不是"怎么做"，支持并行处理和惰性求值。Stream 只能消费一次（terminal operation 后就关闭了），迭代器可以反复遍历（如果集合支持）。

迭代器 Iterator

迭代器 Iterator

意图

适用场景

UML 类图

代码示例

❌ 没有使用该模式的问题

✅ 使用该模式后的改进

Spring 中的应用

优缺点

面试追问

相关模式