1. 迭代器簡(jiǎn)介

1.1 定義

維基百科上迭代器的定義：迭代器（英語(yǔ)：iterator），是使用戶可在容器對(duì)象（container，例如鏈表或數(shù)組）上遍訪的對(duì)象，設(shè)計(jì)人員使用此接口無(wú)需關(guān)心容器對(duì)象的內(nèi)存分配的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

1.2 為何需要迭代器

理論上，迭代器的功能可以通過(guò)其他方法實(shí)現(xiàn)，那為何還需要迭代器呢？迭代器之所以存在，自然是有它的優(yōu)點(diǎn)的：

• 節(jié)省內(nèi)存: 迭代器不會(huì)一次性將所有數(shù)據(jù)都加載到內(nèi)存中，而是按需生成數(shù)據(jù)。比如在逐行讀取大文件時(shí)使用迭代器能顯著減少內(nèi)存的使用。
• 性能優(yōu)化：迭代器僅在需要時(shí)生成數(shù)據(jù)，可以減少不必要的計(jì)算。比如，數(shù)據(jù)庫(kù)查詢結(jié)果集逐行返回，而不是一次性返回所有記錄。
• 解耦數(shù)據(jù)生成邏輯與遍歷邏輯：迭代器負(fù)責(zé)生成數(shù)據(jù)，其邏輯是獨(dú)立的，不受遍歷數(shù)據(jù)邏輯的影響。同樣的 ，遍歷迭代器時(shí)無(wú)需考慮數(shù)據(jù)生成的細(xì)節(jié)。

2. Go 1.23版本之前的迭代器

在 1.23 版本之前，Go 官方是沒(méi)有提供傳統(tǒng)意義上的迭代器的，如果要用到迭代器的功能，就需要自己實(shí)現(xiàn)。下面來(lái)說(shuō)說(shuō)兩種比較有代表性的實(shí)現(xiàn)。

面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的迭代器

在面向?qū)ο笳Z(yǔ)言中，Java 中的 Iterator 迭代器是比較有代表性的，下面使用 Go 來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)類(lèi)似的迭代器。

package main  
  
import "fmt"  
  
type Iterator struct {  
    data  []int  
    index int  
}  
  
func NewIterator(data []int) *Iterator {  
    return &Iterator{data: data, index: 0}  
}  
  
func (it *Iterator) HasNext() bool {  
    return it.index < len(it.data)  
}  
  
func (it *Iterator) Next() int {  
    if it.index >= len(it.data) {  
       panic("沒(méi)有元素了")  
    }  
    item := it.data[it.index]  
    it.index++  
    return item  
}  
  
func main() {  
    it := NewIterator([]int{1, 2, 3, 4, 5})  
    for it.HasNext() {  
       fmt.Println(it.Next())  
    }  
}

這種面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)的迭代器不夠簡(jiǎn)潔，一般而言，在實(shí)際編程中很少自定義這樣的迭代器。

函數(shù)形式的迭代器

Go 中使用函數(shù)形式實(shí)現(xiàn)的迭代器，比較有代表性的是使用協(xié)程和通道來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

package main  
  
import "fmt"  
  
func generator(num int) <-chan int {  
    ch := make(chan int)  
    go func() {  
       for i := 0; i < num; i++ {  
          ch <- i  
       }  
       close(ch)  
    }()  
    return ch  
}  
  
func main() {  
    for n := range generator(5) {  
       fmt.Println(n)  
    }  
}

這種形式的迭代器，相對(duì)面向?qū)ο蟮牡饕?jiǎn)潔得多。不過(guò)該方式使用了協(xié)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，其性能要差很多。

3. Go 1.23版本的迭代器

Go 1.23 版本提供了一個(gè) iter 包，算是 Go 官方提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的迭代器實(shí)現(xiàn)。

Go 1.23 的迭代器是一個(gè)函數(shù)類(lèi)型，把另一個(gè)函數(shù)（ yield 函數(shù)）作為參數(shù)，定義迭代器時(shí)將元素傳遞給 yield 函數(shù)。迭代器函數(shù)會(huì)在以下兩種情況停止。

• 在序列迭代結(jié)束后停止，表示此次迭代結(jié)束。
• 在 yield 函數(shù)返回 false 時(shí)停止，表示提前停止迭代。

下面使用 iter 包來(lái)實(shí)現(xiàn)函數(shù)形式的迭代器，iter.Seq[V any] 是 func(yield func(V) bool) 的簡(jiǎn)稱：

package main  
  
import (  
    "fmt"  
    "iter")  
  
func generator(num int) iter.Seq[int] {  
    return func(yield func(int) bool) {  
       for i := 0; i < num; i++ {  
          if !yield(i) {  
             return  
          }  
       }  
    }  
}  
  
func main() {  
    for n := range generator(5) {  
       fmt.Println(n)  
    }  
}

這種形式的迭代器，兼顧了性能和簡(jiǎn)潔性。

在性能方面，筆者測(cè)試了一下，使用 yield函數(shù) 實(shí)現(xiàn)的迭代器，比使用協(xié)程和通道實(shí)現(xiàn)的迭代器，提升了 200 多倍的性能！

簡(jiǎn)潔性是相對(duì)面向?qū)ο髞?lái)說(shuō)的。有些遺憾的是，相比其他的一些語(yǔ)言，上面的實(shí)現(xiàn)在簡(jiǎn)潔明了方面做得不夠好。generator 需要返回一個(gè)函數(shù)，該函數(shù)的參數(shù)還是一個(gè)函數(shù)，還需要判斷是否提前停止迭代。這樣很不優(yōu)雅，本來(lái)這些是需要隱藏到幕后，由語(yǔ)言本身實(shí)現(xiàn)而不是由用戶去實(shí)現(xiàn)的。

其他語(yǔ)言中一個(gè)比較優(yōu)雅的迭代器實(shí)現(xiàn)方式是 Python 的生成器函數(shù)，其方式如下：

def generator(num: int):  
    for i in range(num):  
        yield i

上面的代碼僅用3行就實(shí)現(xiàn)了同樣的功能，而且該函數(shù)里面無(wú)需返回函數(shù)，無(wú)需判斷是否需要提前停止迭代。用戶只需關(guān)注如何生成數(shù)據(jù)，然后通過(guò)一個(gè) yield 語(yǔ)句就可將數(shù)據(jù)傳給遍歷者。

4. 總結(jié)

Go 1.23版本之前，Go 官方?jīng)]有提供迭代器，需要用戶自己定義，很不方便。Go 1.23 開(kāi)始，終于提供了官方的迭代器，彌補(bǔ)了 Go 語(yǔ)言在迭代器方面的缺失，方便了有相關(guān)需求的用戶，這是可喜的。

Go 語(yǔ)言追求簡(jiǎn)單，少即是多的理念，這本無(wú)可厚非，不過(guò)之前的 Go 追求得有些極端了。近年來(lái)，Go 終于沒(méi)那么極端了，為 Go 語(yǔ)言本身和 Go 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) 添加了許多特性和功能。望 Go 早日成為主流編程語(yǔ)言。

到此這篇關(guān)于一文帶大家搞懂Go語(yǔ)言中的迭代器的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go語(yǔ)言迭代器內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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