开始之前先思考几个问题：
- 为什么集合可以使用foreach来遍历
- 不用foreach能不能遍历各元素
- 为什么在foreach中不能修改item的值？
- 要实现foreach需要满足什么条件？
- 为什么Linq to Object中要返回IEnumerable?
一、枚举器和可枚举类型
1、什么是可枚举类型？
可枚举类是指实现了IEnumerable接口的类，比如数组就是可枚举类型；下面展示了一个可枚举类的完整示例：
namespace ConsoleApplication4 { /// <summary> /// 自定义一个枚举对象 /// </summary> class ColorEnumerator : IEnumerator { private string[] _colors; private int _position = -1; public ColorEnumerator(string[] arr) { _colors = arr; for (int i = 0; i < arr.Length; i++) { _colors[i] = arr[i]; } } public object Current { get { if (_position == -1) { throw new InvalidOperationException(); } if (_position >= _colors.Length) { throw new InvalidOperationException(); } return _colors[_position]; } } public bool MoveNext() { if (_position < _colors.Length - 1) { _position++; return true; } else { return false; } } public void Reset() { _position = -1; } } /// <summary> /// 创建一个实现IEnumerable接口的枚举类 /// </summary> class Spectrum : IEnumerable { private string[] Colors = { "red", "yellow", "blue" }; public IEnumerator GetEnumerator() { return new ColorEnumerator(Colors); } } class Program { static void Main(string[] args) { Spectrum spectrum = new Spectrum(); foreach (string color in spectrum) { Console.WriteLine(color); } Console.ReadKey(); } } }
2、什么是枚举器？
IEnumerable接口只有一个成员GetEnumerator方法，它返回的对象就是枚举器；实现了IEnumerator接口的枚举器包含三个函数成员：Current，MoveNext，Reset
- Current是只读属性，它返回object类型的引用；
- MoveNext是把枚举器位置前进到集合的下一项的方法，它返回布尔值，指示新的位置是否有效位置还是已经超过了序列的尾部；
- Reset是把位置重置为原始状态的方法；
3、为什么集合可以使用foreach来遍历
我们知道当我们使用foreach语句的时候，这个语句为我们依次取出了数组中的每一个元素。
例如下面的代码：
int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 }; foreach( int arry in arr ) { Console.WriteLine("Array Value::{0}",arry); }
输出效果为
为什么数组可以使用foreach来遍历？原因是数组可以按需提供一个叫做枚举器（enumerator）的对象，枚举器可以依次返回请求的数组中的元素，枚举器知道项的次序并且跟踪它在序列中的位置。依次返回请求的当前项。
对于有枚举器的类型而言，必须有一个方法来获取它这个类型。获取一个对象枚举器的方法是调用对象的GetEnumrator方法，实现GetEnumrator方法的类型叫做可枚举类型。那么数组就是可枚举类型。
总结来说，实现GetEnumrator方法的类型叫做可枚举类型，GetEnumrator方法返回的对象就是枚举器，枚举器可以依次返回请求的数组中的元素，枚举器知道项的次序并且跟踪它在序列中的位置。依次返回请求的当前项。
下图演示一下可枚举类型和枚举器之间的关系
foreach结构设计用来和可枚举类型一起使用，只要给它的遍历对象是可枚举类型，比如数组。基本逻辑如下：
- 通过调用GetEnumrator方法获取对象的枚举器。
- 从枚举器中请求每一项并且把它作为迭代器，代码可以读取该变量，但不可以改变
foreach（Type VarName in EnumrableObject ） { }
EnumrableObjec必须是可枚举类型。
4、不用foreach能不能遍历各元素？
当然是可以的，看下面代码：
二、迭代器
设计模式中有个迭代器模式，其实这里说的迭代器就是利用迭代器设计模式实现的一个功能，返回的是枚举器。
1、自定义迭代器
.net中迭代器是通过IEnumerable和IEnumerator接口来实现的，换句话说，使用迭代器设计模式实现了IEnumerable和IEnumerator，返回的是枚举器。今天我们也来依葫芦画瓢。首先来看看这两个接口的定义：
并没有想象的那么复杂。其中IEnumerable只有一个返回IEnumerator的GetEnumerator方法。而IEnumerator中有两个方法加一个属性。接下来开发画瓢，我们继承IEnumerable接口并实现：
下面使用原始的方式调用：
有朋友开始说了，我们平时都是通过foreache来取值的，没有这样使用过啊。好吧，我们来使用foreach循环：
为什么说基本上是等效的呢？我们先看打印结果，在看反编译代码。
由此可见，两者有这么个关系：
现在我们可以回答为什么在foreach中不能修改item的值？：
我们还记得IEnumerator的定义吗
接口的定义就只有get没有set。所以我们在foreach中不能修改item的值。
我们再来回答另一个问题：“要实现foreach需要满足什么条件？”：
必须实现IEnumerable接口？NO
我们自己写的MyIEnumerable删掉后面的IEnumerable接口一样可以foreach（不信？自己去测试）。
所以要可以foreach只需要对象定义了GetEnumerator无参方法，并且返回值是IEnumerator或其对应的泛型。细看下图：
也就是说，只要可以满足这三步调用即可。不一定要继承于IEnumerable。有意思吧！下次面试官问你的时候一定要争个死去活来啊，哈哈！
2、yield的使用
你肯定发现了我们自己去实现IEnumerator接口还是有些许麻烦，并且上面的代码肯定是不够健壮。对的，.net给我们提供了更好的方式。
你会发现我们连MyIEnumerator都没要了，也可以正常运行。太神奇了。yield到底为我们做了什么呢？
好家伙，我们之前写的那一大坨。你一个yield关键字就搞定了。最妙的是这块代码：
这就是所谓的状态机吧！
我们继续来看GetEnumerator的定义和调用：
我们调用GetEnumerator的时候，看似里面for循环了一次，其实这个时候没有做任何操作。只有调用MoveNext的时候才会对应调用for循环：
现在我想可以回答你“为什么Linq to Object中要返回IEnumerable?”:
因为IEnumerable是延迟加载的，每次访问的时候才取值。也就是我们在Lambda里面写的where、select并没有循环遍历(只是在组装条件)，只有在ToList或foreache的时候才真正去集合取值了。这样大大提高了性能。
如：
这个时候得到了就是IEnumerable对象，但是没有去任何遍历的操作。（对照上面的gif动图看）
什么，你还是不信？那我们再来做个实验，自己实现MyWhere：
现在看到了吧。执行到MyWhere的时候什么动作都没有(返回的就是IEnumerable)，只有执行到ToList的时候才代码才真正的去遍历筛选。
这里的MyWhere其实可以用扩展方法来实现，提升逼格。（Linq的那些查询操作符就是以扩展的形式实现的）
3、怎样高性能的随机取IEnumerable中的值
三、IEnumrator接口
IEnumrator接口包含了3个函数成员：Current、MoveNext以及Reset;
.Current是返回序列中当前位置项的属性。（注意：Current它是只读属性，它返回Object类型的引用，所以可以返回任意类型）
.MoveNext是把枚举器位置前进到集合中下一项的方法。它也但会布尔值，指示新的位置是否是有效位置。
注：如果返回的位置是有效的，方法返回true;
如果新的位置是无效的，方法返回false;
枚举器的原始位置在序列中的第一项之前，因此MoveNext必须在第一次使用Current之前调用。
.Reset是把位置重置为原始状态的方法。
下面我们用图表示一下他们之间的关系
有了集合的枚举器，我们就可以使用MoveNext和Current成员来模仿foreach循环遍历集合中的项，例如，我们已经知道数组是可枚举类型，所以下面的代码手动做foreach语句
自动做的事情。
代码如下：
1 using System;
2 using System.Collections.Generic;
3 using System.Linq;
4 using System.Text;
5 using System.Threading.Tasks;
6 using System.Collections;
7
8 namespace ConsoleApplication1
9 {
10 class Program
11 {
12 static void Main(string[] args)
13 {
14 int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
15 IEnumerator ie = arr.GetEnumerator();
16 while( ie.MoveNext() )
17 {
18 int i = (int)ie.Current;
19 Console.WriteLine("{0}", i);
20 }
21 }
22 }
23 }
程序运行的结果为
我们来用图解释一下代码中的数组结构
IEnumerable接口
数组是可枚举类型，是因为实现了IEnumerable接口的类，所以可枚举类都是因为实现了IEnumerable接口的类。
IEnumerable接口只有一个成员——GetEnumerator（）方法，它返回对象的枚举器。
如图所示：
下面我们举一个使用IEnumerator和IEnumerable的例子
下面的代码展示了一个可枚举类的完整示例，该类叫Component（球形）。它的枚举器类为Shape（形状）。
代码如下：
1 using System;
2 using System.Collections;
3
4 namespace ConsoleApplication1
5 {
6 class Shape : IEnumerator
7 {
8 string[] _Shapes;
9 int _Position = -1;
10
11 public Shape(string[] _theShapes)
12 {
13 _Shapes = new string[_theShapes.Length];
14 for( int i = 0; i < _theShapes.Length; i++ )
15 {
16 _Shapes[i] = _theShapes[i];
17 }
18 }
19
20 public Object Current
21 {
22 get
23 {
24 if ( _Position == -1 )
25 throw new InvalidOperationException();
26 if (_Position >= _Shapes.Length)
27 throw new InvalidOperationException();
28 return _Shapes[_Position];
29 }
30 }
31
32 public bool MoveNext()
33 {
34 if (_Position < _Shapes.Length - 1)
35 {
36 _Position++;
37 return true;
38 }
39 else
40 return false;
41 }
42
43 public void Reset()
44 {
45 _Position = -1;
46 }
47 }
48
49 class Component : IEnumerable
50 {
51 string[] shapes = { "Circular", "spherical", "Quadrilateral", "Label" };
52 public IEnumerator GetEnumerator()
53 {
54 return new Shape( shapes );
55 }
56 }
57
58 class Program
59 {
60 static void Main(string[] args)
61 {
62 Component comp = new Component();
63 foreach ( string oshape in comp )
64 Console.WriteLine(oshape);
65 }
66
67 }
68 }
运行结果：
