迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为设计模式，它提供了一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。借助迭代器模式，你能在不了解集合底层实现的情况下遍历集合中的元素。

迭代器模式的构成

抽象迭代器（Iterator）：定义了访问和遍历元素的接口，包含诸如next()、hasNext()等方法。
具体迭代器（Concrete Iterator）：实现了抽象迭代器接口，负责具体的遍历操作。
抽象聚合（Aggregate）：定义了创建迭代器对象的接口。
具体聚合（Concrete Aggregate）：实现了抽象聚合接口，返回一个具体迭代器的实例。

案例

场景

在 WEB 开发中，假设你有一个博客文章列表，需要对文章进行遍历展示。

代码

// 抽象迭代器
interface IteratorInterface {
    public function hasNext();
    public function next();
}

// 具体迭代器
class BlogPostIterator implements IteratorInterface {
    private $posts;
    private $position = 0;

    public function __construct($posts) {
        $this->posts = $posts;
    }

    public function hasNext() {
        return $this->position < count($this->posts);
    }

    public function next() {
        if ($this->hasNext()) {
            $post = $this->posts[$this->position];
            $this->position++;
            return $post;
        }
        return null;
    }
}

// 抽象聚合
interface AggregateInterface {
    public function createIterator();
}

// 具体聚合
class BlogPostCollection implements AggregateInterface {
    private $posts = [];

    public function addPost($post) {
        $this->posts[] = $post;
    }

    public function createIterator() {
        return new BlogPostIterator($this->posts);
    }
}

// 使用示例
$blogCollection = new BlogPostCollection();
$blogCollection->addPost("第一篇博客文章");
$blogCollection->addPost("第二篇博客文章");
$blogCollection->addPost("第三篇博客文章");

$iterator = $blogCollection->createIterator();
while ($iterator->hasNext()) {
    echo $iterator->next() . "<br>";
}

UML类图

迭代器模式的适用场景

当需要访问一个聚合对象的内容而又无需暴露其内部表示时。
当需要为聚合对象提供多种遍历方式时。
当需要为不同的聚合结构提供统一的遍历接口时。

迭代器模式的优缺点

优点

封装性良好：迭代器模式将遍历逻辑封装在迭代器中，与聚合对象分离，提升了代码的可维护性和可扩展性。
支持多种遍历方式：能够为同一个聚合对象提供不同的迭代器，实现多种遍历方式。
简化聚合类：聚合类只需专注于存储元素，将遍历操作交给迭代器处理，降低了聚合类的复杂度。

缺点

增加类的数量：引入迭代器模式会增加抽象迭代器、具体迭代器等类，使代码结构变得复杂。
对新的遍历方式支持有限：若要添加新的遍历方式，可能需要修改迭代器或聚合类的代码。

迭代器模式与for循环的区别

迭代器模式和直接使用for循环都是用于遍历集合元素的方式，但它们在多个方面存在明显差异。

区别

封装性

迭代器模式：迭代器模式将遍历逻辑封装在迭代器类中。集合对象只需提供创建迭代器的方法，而具体的遍历操作由迭代器完成。这使得集合的内部结构和遍历逻辑分离，提高了代码的封装性和可维护性。例如，在前面的 PHP 图书馆示例中，BookCollection类只负责管理书籍集合，BookIterator类负责遍历书籍，当集合的内部结构发生变化时，只要迭代器接口保持不变，就不会影响到使用迭代器的代码。
直接for循环：直接使用for循环需要在代码中直接访问集合的内部结构，如数组的索引。这意味着代码与集合的具体实现紧密耦合，如果集合的内部结构发生变化，如从数组改为链表，就需要修改for循环的代码。

灵活性

迭代器模式：迭代器模式支持多种遍历方式。可以为同一个集合创建不同的迭代器，每个迭代器实现不同的遍历逻辑。例如，对于一个树形结构的集合，可以创建深度优先遍历迭代器和广度优先遍历迭代器。而且，迭代器可以在不改变集合类的情况下，方便地添加新的遍历方式。
直接for循环：for循环的遍历方式相对固定，通常是按照索引顺序依次访问元素。如果需要实现不同的遍历方式，就需要修改for循环的代码逻辑，不够灵活。

对集合类型的要求

迭代器模式：迭代器模式可以应用于各种类型的集合，无论是数组、链表、树形结构还是其他复杂的数据结构。只要集合类实现了相应的迭代器接口，就可以使用迭代器进行遍历。迭代器隐藏了集合的具体实现细节，使得代码可以统一处理不同类型的集合。
直接for循环：for循环通常适用于具有连续索引的数据结构，如数组。对于一些复杂的数据结构，如链表、树形结构，直接使用for循环进行遍历会比较困难，需要手动处理指针或节点的移动。

代码复用性

迭代器模式：迭代器类可以被多个地方复用。如果有多个不同的集合需要使用相同的遍历方式，只需要为每个集合创建相应的迭代器实例即可。这样可以避免代码重复，提高代码的复用性。
直接for循环：for循环的代码通常是针对特定的集合编写的，难以直接复用。如果需要对不同的集合进行相同的遍历操作，就需要重复编写for循环的代码。

异常处理

迭代器模式：迭代器模式可以在迭代器类中统一处理遍历过程中的异常，如越界访问等。这样可以将异常处理逻辑封装在迭代器内部，使调用代码更加简洁。
直接for循环：在for循环中，需要在代码中手动处理可能出现的异常，如数组越界。这会使for循环的代码变得复杂，并且容易遗漏异常处理逻辑。

案例

// 迭代器模式示例
class MyArrayIterator implements Iterator {
    private $array;
    private $position = 0;

    public function __construct($array) {
        $this->array = $array;
    }

    public function rewind() {
        $this->position = 0;
    }

    public function current() {
        return $this->array[$this->position];
    }

    public function key() {
        return $this->position;
    }

    public function next() {
        ++$this->position;
    }

    public function valid() {
        return isset($this->array[$this->position]);
    }
}

$myArray = [1, 2, 3, 4, 5];
$iterator = new MyArrayIterator($myArray);
foreach ($iterator as $value) {
    echo $value . " ";
}

// 直接 for 循环示例
$myArray = [1, 2, 3, 4, 5];
for ($i = 0; $i < count($myArray); $i++) {
    echo $myArray[$i] . " ";
}

适合直接使用for循环的场景

简单数据结构：遍历数组、列表等线性结构，且遍历逻辑简单（如顺序访问）。
高频次遍历或性能敏感场景：对性能要求极高的循环（如算法核心部分）。
不需要扩展遍历逻辑：仅需顺序遍历，且未来不会增加新的遍历方式（如倒序、过滤等）。

适合迭代器模式的场景

复杂数据结构：遍历链表、树、图等非线性结构，或需要隐藏内部实现细节。
需要统一遍历接口：多个不同集合需使用相同遍历逻辑（如日志系统遍历不同存储类型的日志）。
支持多种遍历方式：需要动态切换遍历逻辑（如先按 ID 排序，再按时间过滤）。
与其他设计模式结合：在工厂模式、组合模式中使用迭代器统一处理元素。

总结

迭代器模式的代码结构更加清晰，将遍历逻辑封装在迭代器类中，而直接for循环则直接操作数组的索引。

场景特征	推荐方式	理由
简单线性结构，无需扩展	for 循环	代码简洁，性能更高
-	-	-
复杂数据结构或需要解耦	迭代器模式	隐藏内部细节，支持灵活扩展
需要统一遍历接口或复用逻辑	迭代器模式	通过接口标准化，提升代码复用性
性能敏感场景	for 循环	减少对象开销

PHP中的实践

内置迭代器：PHP 的 ArrayIterator、RecursiveArrayIterator 等可直接用于常见数据结构。
延迟加载：迭代器可实现惰性加载（如数据库查询结果分页），避免一次性加载所有数据。
与 foreach 结合：实现 Iterator 接口后，可直接使用 foreach 语法糖，简化代码。

PHP中的Iterator接口

在 PHP 里，Iterator接口完全符合迭代器模式的设计规范，它为对象提供了一种自定义遍历行为的途径。当一个类实现了Iterator接口，就能够借助foreach循环对该对象进行遍历，这就如同遍历数组一样。

Iterator接口定义

Iterator接口定义了 5 个必须实现的方法，这些方法构成了迭代器的核心逻辑：

interface Iterator extends Traversable {
    public function rewind();
    public function current();
    public function key();
    public function next();
    public function valid();
}

rewind()：把迭代器的指针重置到起始位置，通常在遍历开始时调用。
current()：返回当前指针所指向的元素。
key()：返回当前元素的键（索引）。
next()：将指针移动到下一个元素的位置。
valid()：检查当前指针位置是否有效，也就是是否存在元素。

如何使用

class MyCollection implements Iterator {
    private $items = [];
    private $position = 0;

    public function __construct($items) {
        $this->items = $items;
    }

    public function rewind() {
        $this->position = 0;
    }

    public function current() {
        return $this->items[$this->position];
    }

    public function key() {
        return $this->position;
    }

    public function next() {
        ++$this->position;
    }

    public function valid() {
        return isset($this->items[$this->position]);
    }
}

$collection = new MyCollection([1, 2, 3, 4, 5]);
foreach ($collection as $key => $value) {
    echo "Key: $key, Value: $value<br>";
}

初始化：当执行foreach循环时，PHP 会自动调用$collection->rewind()，把position重置为 0。
第一次循环：
调用$collection->valid()，因为position为 0，isset($this->items[$this->position])返回true，所以循环继续。
调用$collection->current()，返回$this->items[0]，也就是 1。
调用$collection->key()，返回$this->position，即 0。
调用$collection->next()，将position加 1，变为 1。
后续循环：重复步骤 2，直到$collection->valid()返回false。当position超出数组范围时，isset($this->items[$this->position])返回false，循环结束。

通过实现Iterator接口，我们可以自定义对象的遍历逻辑，让对象在foreach循环中表现出特定的行为。

初识设计模式——迭代器模式（Iterator Pattern）