Kotlin的Collection与Sequence操作异同点详解

目录

• 前言
• 累计
• 遍历
• 最大最小
• 过滤(去除)
• 映射
• 元素
• 排序&逆序
• Sequence 的常见操作
• 区别与对比
• 总结

前言

在Android开发中，集合是我们必备的容器，Kotlin的标准库中提供了很多处理集合的方法，而且还提供了两种基于容器的工作方式：Collection 和 Sequence。

Collection 是我们常见的，而 Sequence 确是我们少见的，甚至很多人都没有听说过（是的，说的就是我 ）

本篇文章就来介绍一下常用的一些集合操作符，以及 Collection 与 Sequence 的区别，到底怎么用！

Collection 的常见操作

Collection 集合，Kotlin的集合类型和Java不一样，Kotlin的集合分为可变（读写）和不可变（只读）类型（lists, sets, maps, etc），可变类型是在不可变类型前面加Mutable，以我们常用的三种集合类型为例：

List<out E> - MutableList<E>
Set<out E> - MutableSet<E>
Map<K, out V> - MutableMap<K, V>

其实他们的区别就是List实现了Collection接口，而MutableList实现的是List和MutableCollection接口。而 MutableCollection 接口实现了Collection 接口，并且在里面添加了add和remove等操作方法。

可变不可变只是为了区分只读和读写的操作，他们的操作符方式都是相同的。

集合的操作符说起来可就太多了

累计

//对所有元素求和
list.sum()
//将集合中的每一个元素代入lambda表达式，然后对lambda表达式的返回值求和
list.sumBy {
    it % 2
}
//在一个初始值的基础上,从第一项到最后一项通过一个函数累计所有的元素
list.fold(100) { accumulator, element ->
    accumulator + element / 2
}
//同fold，只是迭代的方向相反
list.foldRight(100) { accumulator, element ->
    accumulator + element / 2
}
//同fold，只是accumulator的初始值就是集合的第一个元素，element从第二个元素开始
list.reduce { accumulator, element ->
    accumulator + element / 2
}
//同reduce但方向相反：accumulator的初始值就是集合的最后一个元素，element从倒数第二个元素开始往前迭代
list.reduceRight { accumulator, element ->
    accumulator + element / 2
}
val list = listOf(1, 2, 3, 4, 5, 6)
//只要集合中的任何一个元素满足条件(使得lambda表达式返回true)，any函数就返回true
list.any {
    it >= 0
}
//集合中的全部元素都满足条件(使得lambda表达式返回true)，all函数才返回true
list.all {
    it >= 0
}
//若集合中没有元素满足条件（使lambda表达式返回true），则none函数返回true
list.none {
    it < 0
}
//count函数的返回值为：集合中满足条件的元素的总数
list.count {
    it >= 0
}

遍历

//遍历所有元素
list.forEach {
    print(it)
}
//同forEach，只是可以同时拿到元素的索引
list.forEachIndexed { index, value ->
    println("position $index contains a $value")
}
showFields.forEach { (key, value) ->

最大最小

//返回集合中最大的元素，集合为空(empty)则返回null
list.max()
//返回集合中使得lambda表达式返回值最大的元素，集合为空(empty)则返回null
list.maxBy { it }
//返回集合中最小的元素，集合为空(empty)则返回null
list.min()
//返回集合中使得lambda表达式返回值最小的元素，集合为空(empty)则返回null
list.minBy { it }

过滤(去除)

//返回一个新List，去除集合的前n个元素
list.drop(2)
//返回一个新List，去除集合的后n个元素
list.dropLast(2)
//返回一个新List，去除集合中满足条件(lambda返回true)的第一个元素
list.dropWhile {
    it > 3
}
//返回一个新List，去除集合中满足条件(lambda返回true)的最后一个元素
list.dropLastWhile {
    it > 3
}
//返回一个新List，包含前面的n个元素
list.take(2)
//返回一个新List，包含最后的n个元素
list.takeLast(2)
//返回一个新List，仅保留集合中满足条件(lambda返回true)的第一个元素
list.takeWhile {
    it>3
}
//返回一个新List，仅保留集合中满足条件(lambda返回true)的最后一个元素
list.takeLastWhile {
    it>3
}
//返回一个新List，仅保留集合中满足条件(lambda返回true)的元素，其他的都去掉
list.filter {
    it > 3
}
//返回一个新List，仅保留集合中不满足条件的元素，其他的都去掉
list.filterNot {
    it > 3
}
//返回一个新List，仅保留集合中的非空元素
list.filterNotNull()
//返回一个新List，仅保留指定索引处的元素
list.slice(listOf(0, 1, 2))

映射

//将集合中的每一个元素代入lambda表达式，lambda表达式必须返回一个元素
//map的返回值是所有lambda表达式的返回值所组成的新List
//例如下面的代码和listOf(2,4,6,8,10,12)将产生相同的List
list.map {
    it * 2
}
//将集合中的每一个元素代入lambda表达式，lambda表达式必须返回一个集合
//而flatMap的返回值是所有lambda表达式返回的集合中的元素所组成的新List
//例如下面的代码和listOf(1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7)将产生相同的List
list.flatMap {
    listOf(it, it + 1)
}
//和map一样，只是lambda表达式的参数多了一个index
list.mapIndexed { index, it ->
    index * it
}
//和map一样，只不过只有lambda表达式的非空返回值才会被包含在新List中
list.mapNotNull {
    it * 2
}
//根据lambda表达式对集合元素进行分组，返回一个Map
//lambda表达式的返回值就是map中元素的key
//例如下面的代码和mapOf("even" to listOf(2,4,6),"odd" to listOf(1,3,5))将产生相同的map
list.groupBy {
    if (it % 2 == 0) "even" else "odd"
}

元素

list.contains(2)
list.elementAt(0)
//返回指定索引处的元素，若索引越界，则返回null
list.elementAtOrNull(10)
//返回指定索引处的元素，若索引越界，则返回lambda表达式的返回值
list.elementAtOrElse(10) { index ->
    index * 2
}
//返回list的第一个元素
list.first()
//返回list中满足条件的第一个元素
list.first {
    it > 1
}
//返回list的第一个元素,list为empty则返回null
list.firstOrNull()
//返回list中满足条件的第一个元素，没有满足条件的则返回null
list.firstOrNull {
    it > 1
}
list.last()
list.last { it > 1 }
list.lastOrNull()
list.lastOrNull { it > 1 }
//返回元素2第一次出现在list中的索引，若不存在则返回-1
list.indexOf(2)
//返回元素2最后一次出现在list中的索引，若不存在则返回-1
list.lastIndexOf(2)
//返回满足条件的第一个元素的索引
list.indexOfFirst {
    it > 2
}
//返回满足条件的最后一个元素的索引
list.indexOfLast {
    it > 2
}
//返回满足条件的唯一元素，如果没有满足条件的元素或满足条件的元素多于一个，则抛出异常
list.single {
    it == 5
}
//返回满足条件的唯一元素，如果没有满足条件的元素或满足条件的元素多于一个，则返回null
list.singleOrNull {
    it == 5
}

排序&逆序

val list = listOf(1, 2, 3, 4, 5, 6)
//返回一个颠倒元素顺序的新集合
list.reversed()
/**
 * 返回一个升序排序后的新集合
 */
list.sorted()
//将每个元素代入lambda表达式，根据lambda表达式返回值的大小来对集合进行排序
list.sortedBy {
    it*2
}
/**
 * 功能和上面一样 -> 上面是从小到大排列，这个返回的是从大到小
 */
list.sortedDescending()
list.sortedByDescending {
    it*2
}
/**
 * 根据多个条件排序
 * 先根据age 升序排列，若age相同，根据name升序排列，但是都是默认的升序排列
 */
personList.sortWith(compareBy({ it.age }, { it.name }))
 /**
 * 根据多个条件排序，自定义的规则
 * 构造一个Comparator对象，完成排序逻辑：先按age降序排列，若age相同，则按name升序排列
 */
val c1: Comparator<Person> = Comparator { o1, o2 ->
      if (o2.age == o1.age) {
          o1.name.compareTo(o2.name)
      } else {
          o2.age - o1.age
      }
 }
personList.sortWith(c1)
  //上面的自定义方式可以通过JavaBean实现Comparable 接口实现自定义的排序
    data class Person(var name: String, var age: Int) : Comparable<Person> {
     override fun compareTo(other: Person): Int {
         if (this.age == other.age) {
              return this.name.compareTo(other.name)
         } else {
             return other.age - this.age
         }
     }
   }
 //sorted 方法返回排序好的list（已有有排序规则的用sorted,不要用sortedby了）
 val sorted = personList.sorted()

Sequence 的常见操作

Sequence 是 Kotlin 中一个新的概念，用来表示一个延迟计算的集合。Sequence 只存储操作过程，并不处理任何元素，直到遇到终端操作符才开始处理元素，我们也可以通过 asSequence 扩展函数，将现有的集合转换为 Sequence ，代码如下所示

    val list = mutableListOf<Person>()
    for (i in 1..10000) {
        list.add(Person("name$i", (0..100).random()))
    }
    list.asSequence()

当我们拿到结果之后我们还能通过toList再转换为集合。

  list.asSequence().toList()

Sequence的操作符绝大部分都是和 Collection 类似的。常用的一些操作符是可以直接平替使用的。

  val list2 = list.asSequence()
    .filter {
        it.age > 50
    }.map {
        it.name
    }.take(3).toList()

居然他们的操作符都长的一样，效果也都一样，导致 Sequence 与 Collection 就很类似，那么既生瑜何生亮！为什么需要这么个东西？既然 Collection 能实现效果为什么还需要 Sequence 呢？他们的区别又是什么呢？

区别与对比

Collection 是立即执行的，每一次中间操作都会立即执行，并且把执行的结果存储到一个容器中，没多一个中间操作符就多一个容器存储结果。

public inline fun <T, R> Iterable<T>.map(transform: (T) -> R): List<R> {
  return mapTo(ArrayList<R>(collectionSizeOrDefault(10)), transform)
}
public inline fun <T> Iterable<T>.filter(predicate: (T) -> Boolean): List<T> {
    return filterTo(ArrayList<T>(), predicate)
}

比如常用的 map 和 filter 都是会新建一个 ArrayList 去存储结果，

Sequence 是延迟执行的，它有两种类型，中间操作和末端操作 ，主要的区别是中间操作不会立即执行，它们只是被存储起来，中间操作符会返回另一个Sequence，仅当末端操作被调用时，才会按照顺序在每个元素上执行中间操作，然后执行末端操作。

public fun <T, R> Sequence<T>.map(transform: (T) -> R): Sequence<R> {
    return TransformingSequence(this, transform)
}
public fun <T> Sequence<T>.filter(predicate: (T) -> Boolean): Sequence<T> {
    return FilteringSequence(this, true, predicate)
}

比如常用的 map 和 filter 都是直接返回 Sequence 的this 对象。

public inline fun <T> Sequence<T>.first(predicate: (T) -> Boolean): T {
    for (element in this) if (predicate(element)) return element
    throw NoSuchElementException("Sequence contains no element matching the predicate.")
}

然后在末端操作中，会对 Sequence 中的元素进行遍历，直到预置条件匹配为止。

这里我们举一个示例来演示一下：

我们使用同样的筛选与转换，来看看效果

        val list = mutableListOf<Person>()
        for (i in 1..10000) {
            list.add(Person("name$i", (0..100).random()))
        }
        val time = measureTimeMillis {
            val list1 = list.filter {
                it.age > 50
            }.map {
                it.name
            }.take(3)
            YYLogUtils.w("list1$list1")
        }
        YYLogUtils.w("耗费的时间$time")
        val time2 = measureTimeMillis {
            val list2 = list.asSequence()
                .filter {
                    it.age > 50
                }.map {
                    it.name
                }.take(3).toList()
            YYLogUtils.w("list2$list2")
        }
        YYLogUtils.w("耗费的时间2$time2")

运行结果：

当集合数量为10000的时候，执行时间能优秀百分之50左右：

当集合数量为5000的时候，执行时间相差比较接近：

当集合数量为3000的时候，此时的结果就反过来了，Sequence延时执行的优化效果就不如List转换Sequence再转换List了：

总结

Collection 会立即执行对数据的操作，而 Sequence 则是延迟执行，如果数据量比较小，可以使用 Collection ，如果处理的数据量比较大，Sequence 是最好的选择，因为不会创建中间结果集，内存开销更小。

根据上面的测试发现，也不能无脑的使用 Sequence 来优化筛选转换效果，当数据量没有达到一定程度的时候，可能会出现负优化的效果。

当然我们的对象是很简单的对象，我们的筛选也是简单筛选，当对象复杂度到一定程度，筛选条件复杂到一定程度，集合的数量到一定的程度，我们才可以考虑 使用 Sequence 来达到优化效果。

Sequence 的具体的使用还是需要具体场景具体分析来使用，就我们Android应用开发的场景来说，很少会出现这么大的数据量，所以一般来说我们平常开发使用 Collection 即可。

好了，本文的全部代码与Demo都已经开源。有兴趣可以看这里。项目会持续更新，大家可以关注一下。

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