实现，优点，陷阱以及题外话

假设一个场景： 我们需要获取并遍历一个包含大量元素的序列，从中找出我们需要的某个元素。

在此为了简单起见，我们假设该序列包含1000

万个int值，我们需要找到的是100万这个值。

要从一个序列中过滤出一个值则首先需要生成这

个序列。在此我们随意挑选三个序列类型：

int[]

Collection<int>

List<int>

要实现延迟执行（Deferred Execution）有两种方式可选：

自己创建实现了IEnumerable<T>接口的类型

使用yield关键字

这两种方式具体是如何实现延迟执行的？我们稍

后根据代码讲解。

第一种方式中的三个已有类型的实现都相当简单，请看代码。

生成数组的代码： 生成Collection<int>的代码：

生成List<int>的代码：

自己创建实现了IEnumerable<T>的类型的方式是

最复杂，最难写的。这个方式的基本思路就是构造

一个状态机，由于要在多个状态之间做切换，所以很容易出错。请看代码：

由于代码过长，在此只给出代码结构

图。这个类型同时实现了

IEnumerable<T>和IEnumerator<T>两个接口。其MoveNext方法和Current属性每被调用一次时，才即时生成一个元素，这样就避免了一次性填充整个序列，从而实现了延迟执行。

使用yield关键字是最简单，最偷懒的方式。

实际上，yield背后对应的实现和我们讲到的上

一种方式基本是一样的。编译器会把包含yield的代码块构造成一个同时实现了

IEnumerable<T>和IEnumerator<T>的类型。

测试中有几个辅助方法（ TestTime，IterateSequence和TestSpeed）需要简单说明，

请看代码：

TestTime的代码：

TestTime接受一个Action类型的参数，在方法体

内执行action并为其计时，最后输出所耗时间。

IterateSequence的代码：

这段代码很简单：迭代一个序列，当找到要找的值之后则

break出去。

TestSpeed的代码：

这段代码测试所有五种实现方式的效率。把创建序列和过滤序列的代码包裹在lambda表达式中传入TestTime。

从1000万个元素中筛选

从1亿个元素中筛选

可以发现，当序列中元素数量增加时，前三种实现方式的耗

时量都在呈线性增长。而后两种实现方式的耗时量则

基本没有变化。

从前面的测试结果中可以看出，延迟执行的最明

显的优势即在于不会立即创建整个序列，而是在调用方索取时才即时生成元素。

这也正好解释了为什么将序列容量从1000万增加为1亿时延迟执行的方式执行时间基本不变。因为延迟执行的方法总是只生成100万个元素而已。

由于用来生成序列的算法被封装在了状态机内，

所以每次用foreach迭代这个序列时，整个序列都会被重新生成一次。

如果需要避免这种行为，可以通过在延迟执行的

返回结果上调用ToArray()或ToList()。然后在每次迭代中都使用已经填充好的Array或List。

其实这种特性在有的场景下是很有益的，比如生成序列的算法依赖于某些外部的变化条件（数据库，网络数据或者系统时间）。

我们每天都会用到的foreach究竟是如何实现的呢？

可以看出，一个foreach的“空转”循环基本等价于一个while循环加一个

try/finally代码块。

请注意在finally代码块中调用了

Dispose方法。如果这个foreach作用于一个延迟执行方法的返回值

上，那么对Dispose的调用就相当于

把状态机的状态清零。

前面讲foreach的题外话其实是为了讲解序列的

重新生成做基础。

前面已经讲过，foreach的尾部会调用迭代器的

Dispose方法，把状态机的状态清零。这样，如

果有下一个foreach来迭代同一个序列的话，则

会将封装在状态机内的生成元素的算法重新执行一遍，也就相当于重新生成了整个序列。

这样说或许过于晦涩，请看下一页的图解。

请看这把春田步枪，你装入子弹（调用GetEnumerator），撞针顶住了第一颗子弹（第一次调用MoveNext），开枪（访问Current属性），然后撞针顶住下一颗子弹（又一次调

用MoveNext），反复开枪（反复调用MoveNext并访问

Current属性），直到子弹耗尽（MoveNext返回了false），枪膛打开了（调用了

Dispose）。然后再装入子弹

开始下一轮的射击（序列的重新生成）。