迭代模式（Iterator Pattern 游标模式 CursorPattern，对象行为型模式）

意图

提供一种方法访问一个容器【聚合】（Container）对象中的各个元素，而不需暴露该对象的内部细节。

适用性

迭代器模式可用来：
1. 访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示。
2. 支持对聚合对象的多种遍历
3. 为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口（即，支持多态迭代）

结构

参与者

Iterator

1. 迭代器定义访问和遍历元素的接口

ConcreteIterator

1. 具体迭代器实现迭代接口
2. 对该聚合遍历时跟踪当前位置

Aggregate（Container）

1. 聚合定义创建相应迭代器对象的接口

ConcreteAggregate（ConcreteContainer）

1. 具体聚合实现创建相应迭代器的接口，该操作返回ConcreteIterator的一个适当的实例。

协作

1. ConcreteIterator跟踪聚合中的当前对象，并能够计算出遍历的后继对象。

效果

支持以不同的方式遍历一个聚合

复杂的聚合可用多种方式进行遍历。例如，代码生成和语义检查要遍历语法分析树。代码生成可以按中序或者按前序来遍历语法分析树。迭代器模式使得改变遍历算法变得很容易：仅需用一个不同的迭代器的实例替代原先的实例即可。你也可以定义迭代器的子类以支持新的遍历。

迭代器简化了聚合的接口

有了迭代器的遍历接口，聚合本身就不在需要类似的遍历接口了。这样就简化了聚合的接口。

在用一个聚合上可以有多个遍历

每个迭代器保持它自己的遍历状态。因此你可以同时进行多个遍历。

优点

1. 支持以不同的方式遍历一个容器角色。根据实现方式不同，效果上会有差别
2. 简化了容器的接口。但是java collection中为了提高可扩展性，容器还提供了遍历的接口
3. 对于同一个容器对象，可以同时进行多个遍历。因为遍历状态是保存在每个迭代器对象中的。

缺点

对于比较简单的遍历（像数组或者有序列表），使用迭代器方式遍历较为繁琐

实现

谁控制该迭代

一个基本的问题是决定由哪一方来控制该迭代，是迭代器还是使用该迭代的客户。当由客户来控制迭代时，该迭代器称为一个外部迭代器，而当由迭代器控制迭代时，该迭代器称为一个内部迭代器。使用外部迭代器的客户必须主动推进遍历的步伐，显示地向迭代器请求下一个元素。相反地，若使用内部迭代器，客户只需要向其提交一个待执行的操作，而迭代器将对聚合中的每一个元素实施该操作。
外部迭代器比内部迭代器更灵活。当另一方面，内部迭代器的使用较为容易，因为它们已经定义好了迭代逻辑。

谁定义遍历算法

迭代器不是唯一可定义遍历算法的地方。聚合本身也可以定义遍历算法，并在遍历过程中用迭代器来存储当前迭代的状态。我们称这种迭代器为一个游标，因为它仅用来指示当前位置。客户会以这个游标为一个参数调用聚合的Next的操作，而Next操作将改变这个指示器的状态。
如果迭代器负责遍历算法，那么将易于在相同的聚合上使用不同的迭代算法，同时也易于在不同的聚合上重用相同的算法。从另一个方面说，遍历算法可能需要访问聚合的私有变量。如果这样，将遍历算法放入迭代器中会破坏聚合的封装性。

迭代器健壮程度如何

在遍历一个聚合的同时更改这个聚合可能是危险的。如果在遍历聚合的时候增加或删除该聚合元素，可能会导致两次访问同一个元素或者遗漏掉某个元素。一个简单的解决办法是拷贝该聚合，并对该拷贝实施遍历，但一般来说这样做代价太高。
一个健壮的迭代器保证插入和删除操作不会干扰遍历，且不需要拷贝聚合。有许多方法来实现健壮的迭代器。其中大多数需要向这个聚合注册该迭代器。当插入或删除元素时，该聚合要么调整迭代器的内部状态，要么在内部的维护额外的信息以保证正确的遍历。

附加的迭代器操作

迭代器的最小接口由Fisit、Next、IsDone和CurrentItem操作组成。其他一些操作可能也很有用。例如，对有序的聚合可用一个Previous操作将迭代器定位到前一个元素。SkipTo操作用于已排序并做了索引的聚合中，它将迭代器定位到符合指定条件的元素对象上。

在C++中使用多态的迭代器

使用多态迭代器是有代价的。它们要求用一个Factory Method动态的分配迭代器对象。因此仅当必须多态才使用它们。否则使用在栈中分派内存的具体迭代器。
多态迭代器有另一个缺点：客户必须负责删除它们。这容易导致错误，因为你容易忘记释放一个使用堆分配的迭代器对象，当一个操作有多个出口时尤为如此。而且期间如果有异常被触发，迭代器对象将永远不会被释放。
Proxy模式提供了一个补救方法。我们可使用一个栈分配的Proxy作为实际迭代器的中间代理。该代理在其析构器中删除该迭代器。这样当该代理生命周期结束时，实际迭代器将同它一起被释放。即使是在发生异常时，该代理机制能保证正确地清除迭代器对象。

迭代器可有特权访问

迭代器可被看为创建它的聚合的一个扩展。迭代器和聚合紧密耦合。在C++中我们可让迭代器作为它的聚合的一个友元来表示这种紧密的关系。这样你就不需要在聚合类中定义一些仅为迭代器所使用的操作。
但是，这样的特权访问可能使定义新的遍历变得很难，因为它将要求改变该聚合的接口增加另一个友元。为避免这一问题，迭代器可包含一些protected操作来访问聚合类的重要的非公共可见的成员。迭代器子类（且只有迭代器子类）可使用这些protected操作来得到对该聚合的特权访问。

用于符合对象的迭代器

在Composite模式中那些递归聚合结构上，外部迭代器可能难以实现，因为在该结构中不同对象处于嵌套聚合的多个不同层次，因此一个外部迭代器为跟踪当前的对象必须存储一条纵贯该Composite的路径。有时使用一个内部迭代器会更容易一些。它仅需递归地调用自己即可，这样就隐式得将路径存储在调用栈中，而无需显式地维护当前对象位置。
如果符合中的节点有一个接口可以从一个节点移到它的兄弟节点、父节点和子节点，那么基于游标的迭代器是个更好的选择。游标只需跟踪当前的节点；它可依赖这种节点接口来遍历该符合对象。
符合常常需要用多种方法遍历。前序，后序，中序以及广度优先遍历都是常用的。你可用不同的迭代器类来支持不同的遍历。

空迭代器

一个空迭代器是一个退化的迭代器，它有助于处理边界条件。根据定义，一个NullIterator总是已经完成了遍历：即，它的IsDone操作总是返回true。
空迭代器使得更容易遍历树形结构的聚合（如复合对象）。在遍历过程中的每一个节点，都可向当前的元素请求遍历其各个子节点的迭代器。该聚合元素将返回一个具体的迭代器。但叶节点元素返回NullIterator的一个实例。这就使我们可以用一种统一的方式实现在整个结构上的遍历。

经典例子

Java 中的Collection

相关模式

Visitor Pattern

迭代模式是从聚合逐一取出元素并递增上去。虽然递增这个操作是为了对元素进行某种处理，但Iterator并没有实现该处理；访问者模式则是穿梭在多个元素的聚合内，不断重复同一处理。

Composite Pattern

组合模式是一种具有递归结构的模式，迭代模式适用于这个部分。

Factory Method Pattern

迭代模式在创建Iterator的对象实例时，有时会用到工厂方法模式。多态迭代器靠Factory Method来实例化适当的迭代器子类。

Memento

常与迭代器模式一起使用。迭代器可使用一个memento来捕获一个迭代的状态。迭代器在其内部存储memento。
敬请期待“调停者模式(Mediator Pattern，对象行为型模式，中介者模式）”