Deferred execution

1. 浅析延迟执行 实现，优点，陷阱以及题外话

2. 背景 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。

3. 第一类实现方式：使用已有类型 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>

4. 第二种方式：延迟执行 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。

5. 实现（1） 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：

6. 实现（1） 生成List<int>的代码：

7. 实现（2） 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。

8. 实现（3） 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。

9. 测试（1） 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。

10. 测试（1） 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。

11. 测试（1） 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。

12. 测试（2） 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。

13. 总结（1）：延迟执行的好处 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。

14. 总结（2）：可能的陷阱 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）。

15. 题外话（1）：foreach 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。

16. 题外话（2）：序列的重新生成 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。

17. 题外话（2）：序列的重新生成 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）。

18. 谢谢