改进翻译

序列

除了集合之外,Kotlin 标准库还包含另一种容器类型——序列Sequence<T>)。 序列提供与 Iterable 相同的函数,但实现另一种方法来进行多步骤集合处理。

Iterable 的处理包含多个步骤时,它们会优先执行:每个处理步骤完成并返回其结果——中间集合。 在此集合上执行以下步骤。反过来,序列的多步处理在可能的情况下会延迟执行:仅当请求整个处理链的结果时才进行实际计算。

操作执行的顺序也不同:Sequence 对每个元素逐个执行所有处理步骤。 反过来,Iterable 完成整个集合的每个步骤,然后进行下一步。

因此,这些序列可避免生成中间步骤的结果,从而提高了整个集合处理链的性能。 但是,序列的延迟性质增加了一些开销,这些开销在处理较小的集合或进行更简单的计算时可能很重要。 因此,应该同时考虑使用 SequenceIterable,并确定在哪种情况更适合。

构造

由元素

要创建一个序列,请调用 sequenceOf() 函数,列出元素作为其参数。

val numbersSequence = sequenceOf("four", "three", "two", "one")

Iterable

如果已经有一个 Iterable 对象(例如 ListSet),则可以通过调用 asSequence() 从而创建一个序列。

val numbers = listOf("one", "two", "three", "four")
val numbersSequence = numbers.asSequence()

由函数

创建序列的另一种方法是通过使用计算其元素的函数来构建序列。 要基于函数构建序列,请以该函数作为参数调用 generateSequence()。 (可选)可以将第一个元素指定为显式值或函数调用的结果。 当提供的函数返回 null 时,序列生成停止。因此,以下示例中的序列是无限的。

fun main() {
//sampleStart
    val oddNumbers = generateSequence(1) { it + 2 } // `it` 是上一个元素
    println(oddNumbers.take(5).toList())
    //println(oddNumbers.count())     // 错误:此序列是无限的。
//sampleEnd
}

要使用 generateSequence() 创建有限序列,请提供一个函数,该函数在需要的最后一个元素之后返回 null

fun main() {
//sampleStart
    val oddNumbersLessThan10 = generateSequence(1) { if (it < 10) it + 2 else null }
    println(oddNumbersLessThan10.count())
//sampleEnd
}

由组块

最后,有一个函数可以逐个或按任意大小的组块生成序列元素——sequence() 函数。 此函数采用一个 lambda 表达式,其中包含 yield()yieldAll() 函数的调用。 它们将一个元素返回给序列使用者,并暂停 sequence() 的执行,直到使用者请求下一个元素。 yield() 使用单个元素作为参数;yieldAll() 中可以采用 Iterable 对象、Iterable 或其他 SequenceyieldAll()Sequence 参数可以是无限的。 当然,这样的调用必须是最后一个:之后的所有调用都永远不会执行。

fun main() {
//sampleStart
    val oddNumbers = sequence {
        yield(1)
        yieldAll(listOf(3, 5))
        yieldAll(generateSequence(7) { it + 2 })
    }
    println(oddNumbers.take(5).toList())
//sampleEnd
}

序列操作

关于序列操作,根据其状态要求可以分为以下几类:

  • 无状态 操作不需要状态,并且可以独立处理每个元素,例如 map()filter()。 无状态操作还可能需要少量常数个状态来处理元素,例如 take()drop()
  • 有状态 操作需要大量状态,通常与序列中元素的数量成比例。

如果序列操作返回延迟生成的另一个序列,则称为 中间序列。 否则,该操作为 末端 操作。 末端操作的示例为 toList()sum()。只能通过末端操作才能检索序列元素。

序列可以多次迭代;但是,某些序列实现可能会约束自己仅迭代一次。其文档中特别提到了这一点。

序列处理示例

我们通过一个示例来看 IterableSequence 之间的区别。

Iterable

假定有一个单词列表。下面的代码过滤长于三个字符的单词,并打印前四个单词的长度。

fun main() {    
//sampleStart
    val words = "The quick brown fox jumps over the lazy dog".split(" ")
    val lengthsList = words.filter { println("filter: $it"); it.length > 3 }
        .map { println("length: ${it.length}"); it.length }
        .take(4)

    println("Lengths of first 4 words longer than 3 chars:")
    println(lengthsList)
//sampleEnd
}

运行此代码时,会看到 filter()map() 函数的执行顺序与代码中出现的顺序相同。 首先,将看到 filter:对于所有元素,然后是 length:对于在过滤之后剩余的元素,然后是最后两行的输出。 列表处理如下图:

List processing

Sequence

现在用序列写相同的逻辑:

fun main() {
//sampleStart
    val words = "The quick brown fox jumps over the lazy dog".split(" ")
    // 将列表转换为序列
    val wordsSequence = words.asSequence()

    val lengthsSequence = wordsSequence.filter { println("filter: $it"); it.length > 3 }
        .map { println("length: ${it.length}"); it.length }
        .take(4)

    println("Lengths of first 4 words longer than 3 chars")
    // 末端操作:以列表形式获取结果。
    println(lengthsSequence.toList())
//sampleEnd
}

此代码的输出表明,仅在构建结果列表时才调用 filter()map() 函数。 因此,首先看到文本 “Lengths of..” 的行,然后开始进行序列处理。 请注意,对于过滤后剩余的元素,映射在过滤下一个元素之前执行。 当结果大小达到 4 时,处理将停止,因为它是 take(4) 可以返回的最大大小。

序列处理如下图:

Sequences processing

在此示例中,序列处理需要 18 个步骤,而不是 23 个步骤来执行列表操作。