迭代器 (Iterator) · 設計模式概念

迭代器 (Iterator)ConceptBehavioral

提供一致的方式依序走訪一個聚合物件裡的元素，而不暴露它的內部結構。核心是把「怎麼走」從「裝什麼」中抽出來，讓陣列、樹、雜湊表都能用同一套 hasNext / next 介面遍歷。

🧠 When to Use

TIP

訊號：你想讓外部「一個一個拿」集合裡的元素，但又不想（也不該）讓對方知道你底層是陣列、鏈結串列還是樹。

想隱藏聚合的內部表示，只暴露統一的遍歷介面。
同一個集合需要多種走訪方式（順序、反序、過濾）或多個遊標同時遍歷。
想讓走訪邏輯獨立於集合本身，各自演化、各自測試。

⚖️ Structure & Variants

經典版 — 實作語言內建 Iterator 介面

class Ring<T>(private val items: List<T>) : Iterable<T> {
    override fun iterator() = object : Iterator<T> {   // ← 外部 iterator
        private var i = 0
        override fun hasNext() = i < items.size
        override fun next() = items[i++]
    }
}

for (x in Ring(listOf("a", "b", "c"))) print(x)   // abc

實作 Iterable 就能直接用 for-in；呼叫端完全不知道底層是 List。

外部 vs 內部 iterator

外部（external）：呼叫端主動 hasNext()／next() 控制節奏，能隨時暫停、跳出。
內部（internal）：把元素一個個丟進你給的函數（如 forEach { }），遍歷節奏由集合掌控，寫起來簡潔但較難中途控制。

與語言內建 Sequence / lazy 的關係

Kotlin 的 Sequence 是惰性版迭代：map／filter 串起來只在 next() 被拉時才逐元素計算，適合大量或無窮資料流。
多數情況直接用內建 Iterable/Sequence 即可，很少需要手刻 GoF 那套類別。

⚠️ Misuse & Anti-patterns

重造輪子：現代語言都內建 iterator 協定，硬手刻一整套類別通常是過度工程。
遍歷途中修改集合：邊 iterate 邊 add/remove 常引發 ConcurrentModificationException 或漏走元素。
iterator 偷藏可變共享狀態：同一個 iterator 實例被多執行緒 / 多迴圈共用，遊標互相打架，結果不可預期。

🔑 Takeaways

本質是「統一遍歷介面、隱藏內部結構」，讓不同資料結構共用同一套走訪方式。
外部 iterator 可控、內部 iterator 簡潔；惰性需求交給 Sequence。
走訪 Composite 樹狀結構時常與它搭配；多半直接用語言內建，別重造輪子。

✍️ My Notes

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