經過前面這麼多章的說明，大家應該已經瞭解到用 Collection 處理資料的方便之處，我們可以把要處理的資料分成多個步驟，每一個步驟做一件事，每一件事的語義和邏輯都很容易理解，讓維護程式可以更簡單。在這個章節裡我們就來探索 Collection 在處理資料時的特性以及可能造成的效能消耗，並介紹一個新的類別 Sequence。

Iterable 的執行方式

如同前面章節提到的，Collection 是繼承 Iterable 這個 Interface 實作的，只要實作這個 Interface，就可以有放入迴圈操作的特性，Collection 的眾多操作都是圍繞著這個特性實作的。你是否曾好奇，當我們串接多個 Collection 的 method 在處理資料時，背後是怎麼運作的呢？我們拿以下這個 Kotlin 官網文件上的範例來做說明。

val words = "The quick brown fox jumps over the lazy dog".split(" ")
val lengthsList = words.filter { it.length > 3 }
    .map { it.length }
    .take(4)

上面這段程式會先將「The quick brown fox jumps over the lazy dog」這句話以空白切割成 9 個單字變成一個 Collection，接著第一步先用 filter() 把長度低於 3 的單字都先去掉；第二步再用 map() 把每一個單字的的長度算出來；第三步取出這個 Collection 的前 4 個元素。最後，lengthsList 裡的內容就會是 [5, 5, 5, 4]。

把這個過程具象化，就是官網文件上的這張流程圖：

有沒有發現，雖然 Collection 的操作很直覺，但因為每一個操作都會把 Collection 裡的「所有」元素都跑過一遍，產生一個暫時性的 Collection 再往下一步走，而且這些操作都是立即執行，假如今天你的 Collection 很大，這樣的操作流程會消耗很多資源。尤其在這個例子裡，我們最後其實只需要取 4 個元素而已，這樣把 Collection 翻了 3 次顯然不是很有效率。

有沒有更有效率的方法呢？

改用 Sequence 執行

既然我們最後需要的元素數量是固定的，假如我們每次只拿 Collection 裡的「一個元素」逐步通過 filter()、map() 及 take()，直到我們拿到 4 個元素就停下，是不是可以減少需要運算的步驟呢？這樣的概念具象化，就是官網文件上的這張流程圖：

我們可以看到，第一個單字 The 因為不符合 filter() 的長度限制就被刷掉了；第二個單字 quick 符合 filter() 所以就一路經過 map() 並被 take() 留下。用這樣的流程一路到 over 這個單字時，因為滿足了 take() 只需要取 4 個元素的條件，所以 Sequence 操作就停下。

透過這樣的設計，原本用 Iterable 需要 23 步才能完成的事情，用 Sequence 就只需要 18 步就可以搞定！是不是更有效率了呢？

宣告 Sequence

在發現了 Sequence 的好處後，我們可以怎麼宣告 Sequence 來使用呢？有 4 種方式：

1. 從 Collection 轉來用：直接在 Collection 物件呼叫 .asSequence() method 就可以把 Collection 轉成 Sequence，處理完後也可以再轉回 Collection。

   val listOfNumbers = listOf(1, 2, 3, 4, 5)
   val parsedNumbers = listOfNumbers.asSequence()
       .filter { it < 3 }
       .map { it * it }
       .take(2)
       .toList() // [1, 4]
   

2. 用 sequenceOf() 宣告：Kotlin 標準函式庫也有提供 Of 結尾的 top-level function 讓我們直接宣告一個 Sequence。

   val seqOfElements = sequenceOf("first" ,"second", "third")
   

3. 用 generateSequence() 產生無限序列：當我們在使用 Sequence 時，我們可以定義一個產生無限序列的條件，這個序列其實不會立即產生，而是等到我們真的要取資料時才會依照我們要的範圍產生。

   val oddNumbers = generateSequence(1) { it + 2 } // `it` 會拿到前一個元素
   oddNumbers.take(5).toList() // [1, 3, 5, 7, 9]
   
   // 因為 Sequence 是無限的，所以 oddNumbers.count() 會算不出來而出錯
   // 若是在 `generateSequence()` 時有設定條件回傳 null 的話才是有限 Sequence 
   val oddNumbersLessThan10 = generateSequence(1) { if (it < 10) it + 2 else null }
   oddNumbersLessThan10.count() // 6
   

4. 用 sequence() 宣告：我們也可以一段一段地把資料放進 Sequence 裡，sequence() 接受用 Lambda 傳入要放入的元素，假如是放單個元素的話就用 yield()、多個元素就用 yieldAll()。

   val oddNumbers = sequence {
       yield(1)
       yieldAll(listOf(3, 5))
       yieldAll(generateSequence(7) { it + 2 })
   }
   
   oddNumbers.take(5).toList() // [1, 3, 5, 7, 9]
   

瞭解了 Sequence 後，在操作 Collection 時就可以有更有效能的選項，下次在處理大量資料時，不妨試試改用 Sequence 操作看看。至於何時該用 Iterable？何時該用 Sequence？我們將在下一章深究。

參考資料

• Kotlin 官方文件 - Sequences
• Sequences in Kotlin
• Kotlin Sequences: An Illustrated Guide