迭代器模式 - 设计模式教程

讲解

图书管理员带读者找书，读者只需要跟着说「下一本」——书是按书名排的还是按索书号排的、在几楼哪个架，读者完全不关心。迭代器模式就是这位管理员：提供一种方法顺序访问一个聚合对象的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。

在 GoF 年代，迭代器需要手写一堆 hasNext()/next() 类；而在现代 JavaScript/TypeScript 里，这个模式已经被语言特性「收编」了：任何实现了 Symbol.iterator 方法的对象都是可迭代对象（Iterable），直接享受 for..of、展开运算符、解构、Array.from 等一整套语言设施。数组、Map、Set、字符串都实现了它，你自己写的集合类也应该实现它。

比手写迭代器类更进一步的语法糖是生成器函数（function*）：function* 里的每个 yield 产出序列的一个值，函数天然就是一个迭代器工厂。原本要维护「游标状态」的样板代码，被 yield 的暂停/恢复语义接管，定义一个数列迭代器只要三四行。

什么时候还需要自己写？当你的集合不是数组时——树的中序遍历、分页 API 的自动翻页、无限数列（斐波那契）、按规则跳过的过滤序列。给这些自定义结构实现 Symbol.iterator，它们就立刻能和数组一样被 for..of 消费，调用方代码统一而优雅。

示例

自定义 Iterable（区间迭代器）+ 生成器函数（斐波那契数列），两者都能直接用 for..of 和展开运算符：

import assert from 'node:assert/strict';

// 实现 Symbol.iterator，就接入了 for..of、展开、解构等全部语言设施
class Range implements Iterable<number> {
  constructor(
    private readonly from: number,
    private readonly to: number,
    private readonly step: number = 1,
  ) {}

  *[Symbol.iterator](): Iterator<number> {
    for (let value = this.from; value <= this.to; value += this.step) {
      yield value;
    }
  }
}

const evens = [...new Range(2, 10, 2)];
assert.deepEqual(evens, [2, 4, 6, 8, 10]);

// 生成器函数：最轻量的迭代器写法，状态由 yield 自动保管
function* fibonacci(limit: number): Generator<number> {
  let a = 0;
  let b = 1;
  while (a <= limit) {
    yield a;
    const next = a + b;
    a = b;
    b = next;
  }
}

const fibs: number[] = [];
for (const n of fibonacci(20)) {
  fibs.push(n);
}
assert.deepEqual(fibs, [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13]);

console.log('偶数：' + evens.join(', '));
console.log('斐波那契：' + fibs.join(', '));

注意 Range 里的 *Symbol.iterator 是「生成器方法」语法——连手写 next() 返回 { value, done } 都省了。生成器还有一个隐藏优点：惰性。fibonacci 不写 limit 就是无限数列，值只在被消费时才计算，这在处理大数据流时是内存上的关键特性。

常见坑

迭代过程中修改集合：for..of 数组时往里 push，多数语言直接抛错或行为未定义；要边遍历边改，先迭代一个快照副本。
自己写 hasNext/next 而不用 Symbol.iterator：等于把集合关在了语言设施门外，for..of、展开、Array.from 全都用不上。
误以为迭代器能重来：生成器是一次性的，消费完就耗尽；需要多次遍历就每次调用工厂函数拿新的迭代器。
无限数列不设出口：for..of 一个无限生成器而没有 break，就是死循环；无限序列的消费方必须自己决定何时停。
迭代器里做 IO 却同步签名：逐行读大文件、翻页拉 API 应该用异步迭代器（Symbol.asyncIterator + for await..of），同步迭代器塞 Promise 只会让消费方踩雷。

小结

迭代器模式在 TS 里已内化为 Symbol.iterator 协议：实现它即接入 for..of 生态，生成器函数把状态维护降到零成本，惰性是它的隐藏福利。下一章：对象多对多通信乱成一锅粥时，请出中介者。