.Net行为型设计模式之迭代器模式（Iterator）

概述

迭代器模式是一种常见的行为型设计模式，它的主要作用是提供一种方法，对聚合对象中的元素进行遍历。当我们需要访问一个聚合对象中的元素时，我们可以使用迭代器模式，不必暴露该聚合对象的内部结构，从而保证了该对象的安全性。

迭代器模式分为内部迭代器和外部迭代器。内部迭代器由聚合对象自己实现，它的优点在于简单方便。而外部迭代器由客户端实现，看起来比较麻烦，但是更加灵活。

示例

在下面的示例中，我们演示了如何使用内部迭代器，来对一个简单的聚合对象进行遍历。

public class MyList<T>
{
    private List<T> list = new List<T>();

    public void Add(T item)
    {
        list.Add(item);
    }

    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        foreach (T item in list)
        {
            yield return item;
        }
    }
}

public class Client
{
    public void Iterate()
    {
        MyList<int> list = new MyList<int>();
        list.Add(1);
        list.Add(2);

        foreach (int item in list)
        {
            Console.WriteLine(item);
        }
    }
}

在上面的代码中，MyList 类包含在 List 类型的内部聚合对象。为了支持遍历，我们实现了一个内部迭代器 GetEnumerator 方法。该方法使用 yield return 语句，将列表中的所有元素依次返回给客户端。客户端可以使用 foreach 语句，逐一遍历列表中的元素。

下面是一个使用外部迭代器的示例，它与上面的示例类似，只是使用了 IEnumerator 接口来实现迭代器。

public class MyList<T>
{
    private List<T> list = new List<T>();

    public void Add(T item)
    {
        list.Add(item);
    }

    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        return new MyListIterator<T>(this);
    }

    private class MyListIterator<T> : IEnumerator<T>
    {
        private MyList<T> list;
        private int currentIndex = -1;

        public MyListIterator(MyList<T> list)
        {
            this.list = list;
        }

        public T Current => list[currentIndex];

        object IEnumerator.Current => Current;

        public void Dispose()
        {
        }

        public bool MoveNext()
        {
            currentIndex++;
            return currentIndex < list.Count;
        }

        public void Reset()
        {
            currentIndex = -1;
        }
    }
}

public class Client
{
    public void Iterate()
    {
        MyList<int> list = new MyList<int>();
        list.Add(1);
        list.Add(2);

        IEnumerator<int> iter = list.GetEnumerator();
        while (iter.MoveNext())
        {
            Console.WriteLine(iter.Current);
        }
    }
}

在这个示例中，我们还创建了一个私有内部类 MyListIterator，它实现了 IEnumerator 接口，并包含了对 MyList 对象的引用。在迭代时，我们可以使用 MoveNext 方法和 Current 属性，来访问列表中的元素。

总结

迭代器模式是一种非常实用的设计模式，可以帮助我们对聚合对象进行遍历，并保证聚合对象的安全性。在实际开发中，我们可以根据具体的需求，选择使用内部迭代器或外部迭代器。无论使用哪种迭代器，我们都应该尽量避免直接访问聚合对象，而是尽可能地使用迭代器来遍历它们。