深入解析C#迭代器模式及其在行为型设计中的应用

迭代器模式（Iterator Pattern）是一种行为型设计模式，它提供了一种方法顺序访问一个集合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。在C#中，迭代器模式是通过使用yield关键字实现的。 迭代器模式的关键在于“迭代器”和“可迭代对象”。迭代器模式允许遍历集合，但隐藏了集合的内部结构，即我们不需要知道集合是如何存储元素的。迭代器负责遍历和访问集合中的元素，而具体的集合则称为“聚合”或“容器”。 迭代器模式的优点包括： 1. 它支持以不同的遍历方式遍历一个聚合对象。 2. 迭代器简化了聚合类。聚合类不需要提供遍历它的方法。 3. 在同一个聚合上可以有多个遍历。每个迭代器保持自己的遍历状态。 4. 迭代器模式为遍历不同的聚合结构提供了一个统一的接口，使得对聚合结构的依赖性降低。 在C#中，可以使用迭代器接口（IEnumerable 和 IEnumerator）来实现迭代器模式。IEnumerable 接口包含一个方法：GetEnumerator()，此方法返回一个 IEnumerator 对象。而 IEnumerator 接口包含两个方法：MoveNext() 和 Reset()，还有Current属性来访问当前元素。 迭代器模式在C#中的典型应用包括： 1. 使用foreach关键字遍历集合时，实际上就是使用了迭代器模式。 2. LINQ（语言集成查询）中的查询表达式使用了迭代器模式来提供延迟执行和延迟加载的功能。 下面是一个简单的迭代器模式示例代码： ```csharp using System; using System.Collections; namespace IteratorPatternDemo { // 迭代器接口 public interface IEnumerator { bool MoveNext(); object Current { get; } } // 可迭代接口 public interface IEnumerable { IEnumerator GetEnumerator(); } // 聚合类 public class ConcreteAggregate : IEnumerable { private readonly ArrayList _items = new ArrayList(); // 添加元素 public void Add(object item) { _items.Add(item); } // 实现IEnumerable接口的GetEnumerator方法 public IEnumerator GetEnumerator() { return new ConcreteEnumerator(this); } // 内部迭代器类 private class ConcreteEnumerator : IEnumerator { private readonly ConcreteAggregate _aggregate; private int _current = -1; public ConcreteEnumerator(ConcreteAggregate aggregate) { _aggregate = aggregate; } // 实现移动到下一个元素或越过集合末尾时返回false public bool MoveNext() { _current++; return (_current < _aggregate._items.Count); } // 获取当前元素 public object Current { get { return _aggregate._items[_current]; } } // 重置迭代器 public void Reset() { _current = -1; } } } class Program { static void Main(string[] args) { // 创建聚合对象 ConcreteAggregate aggregate = new ConcreteAggregate(); aggregate.Add("Item 1"); aggregate.Add("Item 2"); aggregate.Add("Item 3"); // 创建迭代器并遍历聚合对象 IEnumerator enumerator = aggregate.GetEnumerator(); while (enumerator.MoveNext()) { Console.WriteLine(enumerator.Current); } } } } ``` 在这个例子中，`ConcreteAggregate` 类实现了 `IEnumerable` 接口，并提供了 `GetEnumerator` 方法。`ConcreteEnumerator` 类实现了 `IEnumerator` 接口，并负责遍历聚合中的元素。在主程序中，我们创建了一个 `ConcreteAggregate` 实例，并使用 foreach 循环遍历了它的元素，实际上是借助迭代器模式在背后工作。 迭代器模式在C#中的应用非常广泛，它使得客户端代码能够透明地访问集合的内容，而不需要关心内部结构的实现细节。由于这种模式的这种透明性和灵活性，使得迭代器模式成为在.NET框架和C#开发中不可或缺的一部分。