# 序列
[TOC]
除了集合之外,Kotlin 標準庫還包含另一種容器類型——_序列_([`Sequence<T>`](https://kotlinlang.org/api/latest/jvm/stdlib/kotlin.sequences/-sequence/index.html))。序列提供與 [`Iterable`](https://kotlinlang.org/api/latest/jvm/stdlib/kotlin.collections/-iterable/index.html) 相同的函數,但實現另一種方法來進行多步驟集合處理。
當 `Iterable` 的處理包含多個步驟時,它們會優先執行:每個處理步驟完成并返回其結果——中間集合。在此集合上執行以下步驟。反過來,序列的多步處理在可能的情況下會延遲執行:僅當請求整個處理鏈的結果時才進行實際計算。
操作執行的順序也不同:`Sequence` 對每個元素逐個執行所有處理步驟。反過來,`Iterable` 完成整個集合的每個步驟,然后進行下一步。
因此,這些序列可避免生成中間步驟的結果,從而提高了整個集合處理鏈的性能。但是,序列的延遲性質增加了一些開銷,這些開銷在處理較小的集合或進行更簡單的計算時可能很重要。因此,應該同時考慮使用 `Sequence` 與 `Iterable`,并確定在哪種情況更適合。
## 構造
### 由元素
要創建一個序列,請調用 [`sequenceOf()`](https://kotlinlang.org/api/latest/jvm/stdlib/kotlin.sequences/sequence-of.html) 函數,列出元素作為其參數。
```kotlin
val numbersSequence = sequenceOf("four", "three", "two", "one")
```
### 由 `Iterable`
如果已經有一個 `Iterable` 對象(例如 `List` 或 `Set`),則可以通過調用 [`asSequence()`](https://kotlinlang.org/api/latest/jvm/stdlib/kotlin.collections/as-sequence.html) 從而創建一個序列。
```kotlin
val numbers = listOf("one", "two", "three", "four")
val numbersSequence = numbers.asSequence()
```
</div>
### 由函數
創建序列的另一種方法是通過使用計算其元素的函數來構建序列。要基于函數構建序列,請以該函數作為參數調用 [`generateSequence()`](https://kotlinlang.org/api/latest/jvm/stdlib/kotlin.sequences/generate-sequence.html)。(可選)可以將第一個元素指定為顯式值或函數調用的結果。當提供的函數返回 `null` 時,序列生成停止。因此,以下示例中的序列是無限的。
```kotlin
fun main() {
//sampleStart
val oddNumbers = generateSequence(1) { it + 2 } // `it` 是上一個元素
println(oddNumbers.take(5).toList())
//println(oddNumbers.count()) // 錯誤:此序列是無限的。
//sampleEnd
}
```
要使用 `generateSequence()` 創建有限序列,請提供一個函數,該函數在需要的最后一個元素之后返回 `null`。
```kotlin
fun main() {
//sampleStart
val oddNumbersLessThan10 = generateSequence(1) { if (it < 10) it + 2 else null }
println(oddNumbersLessThan10.count())
//sampleEnd
}
```
### 由組塊
最后,有一個函數可以逐個或按任意大小的組塊生成序列元素——[`sequence()`](https://kotlinlang.org/api/latest/jvm/stdlib/kotlin.sequences/sequence.html) 函數。此函數采用一個 lambda 表達式,其中包含 [`yield()`](https://kotlinlang.org/api/latest/jvm/stdlib/kotlin.sequences/-sequence-scope/yield.html) 與 [`yieldAll()`](https://kotlinlang.org/api/latest/jvm/stdlib/kotlin.sequences/-sequence-scope/yield-all.html) 函數的調用。它們將一個元素返回給序列使用者,并暫停 `sequence()` 的執行,直到使用者請求下一個元素。`yield()` 使用單個元素作為參數;`yieldAll()` 中可以采用 `Iterable` 對象、`Iterable` 或其他 `Sequence`。`yieldAll()` 的 `Sequence` 參數可以是無限的。 當然,這樣的調用必須是最后一個:之后的所有調用都永遠不會執行。
```kotlin
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
關于序列操作,根據其狀態要求可以分為以下幾類:
* _無狀態_ 操作不需要狀態,并且可以獨立處理每個元素,例如 [`map()`](collection-transformations.html#映射) 或 [`filter()`](collection-filtering.html)。無狀態操作還可能需要少量常數個狀態來處理元素,例如 [`take()` 與 `drop()`](collection-parts.html)。
* _有狀態_ 操作需要大量狀態,通常與序列中元素的數量成比例。
如果序列操作返回延遲生成的另一個序列,則稱為 _中間序列_。否則,該操作為 _末端_ 操作。 末端操作的示例為 [`toList()`](constructing-collections.html#復制) 或 [`sum()`](collection-aggregate.html)。只能通過末端操作才能檢索序列元素。
序列可以多次迭代;但是,某些序列實現可能會約束自己僅迭代一次。其文檔中特別提到了這一點。
## 序列處理示例
我們通過一個示例來看 `Iterable` 與 `Sequence` 之間的區別。
### Iterable
假定有一個單詞列表。下面的代碼過濾長于三個字符的單詞,并打印前四個單詞的長度。
```kotlin
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
}
```
運行此代碼時,會看到 `filter()` 與 `map()` 函數的執行順序與代碼中出現的順序相同。首先,將看到 `filter`:對于所有元素,然后是 `length`:對于在過濾之后剩余的元素,然后是最后兩行的輸出。
列表處理如下圖:

### Sequence
現在用序列寫相同的邏輯:
```kotlin
fun main() {
//sampleStart
val words = "The quick brown fox jumps over the lazy dog".split(" ")
// 將列表轉換為序列
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:以列表形式獲取結果。
println(lengthsSequence.toList())
//sampleEnd
}
```
此代碼的輸出表明,僅在構建結果列表時才調用 `filter()` 與 `map()` 函數。因此,首先看到文本 `“Lengths of..”` 的行,然后開始進行序列處理。請注意,對于過濾后剩余的元素,映射在過濾下一個元素之前執行。當結果大小達到 4 時,處理將停止,因為它是 `take(4)` 可以返回的最大大小。
序列處理如下圖:

在此示例中,序列處理需要 18 個步驟,而不是 23 個步驟來執行列表操作。
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