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编写高质量代码改善C#程序——使用泛型集合代替非泛型集合(建议20)

时间：2021-07-01 10:21:17 帮助过：56人阅读

软件开发过程中，不可避免会用到集合，C#中的集合表现为数组和若干集合类。不管是数组还是集合类，它们都有各自的优缺点。如何使用好集合是我们在开发过程中必须掌握的技巧。不要小看这些技巧，一旦在开发中使用了错误的集合或针对集合的方法，应用程序将会背离你的预想而运行。

建议20：使用泛型集合代替非泛型集合

在建议1中我们知道，如果要让代码高效运行，应该尽量避免装箱和拆箱，以及尽量减少转型。很遗憾，在微软提供给我们的第一代集合类型中没有做到这一点，下面我们看ArrayList这个类的使用情况：

  1.   ArrayList al=new ArrayList();
  2.       al.Add(0);
  3.       al.Add(1);
  4.       al.Add("mike");
  5.       foreach (var item in al)
  6.       {
  7.         Console.WriteLine(item);
  8.       }

上面这段代码充分演示了我们可以将程序写得多么糟糕。

首先，ArrayList的Add方法接受一个object参数，所以al.Add(1)首先会完成一次装箱；其次，在foreach循环中，待遍历到它时，又将完成一次拆箱。

在这段代码中，整形和字符串作为值类型和引用类型，都会先被隐式地强制转型为object，然后在foreach循环中又被转型回来。

同时，这段代码也是非类型安全的：我们然ArrayList同时存储了整型和字符串，但是缺少编译时的类型检查。虽然有时候需要有意这样去实现，但是更多的时候，应该尽量避免。缺少类型检查，在运行时会带来隐含的Bug。集合类ArrayList如果进行如下所示的运算，就会抛出一个IvalidCastException：          

  1.  ArrayList al=new ArrayList();
  2.       al.Add(0);
  3.       al.Add(1);
  4.       al.Add("mike");
  5.       int t = 0;
  6.       foreach (int item in al)
  7.       {
  8.         t += item;
  9.       }

ArrayList同时还提供了一个带ICollection参数的构造方法，可以直接接收数组，如下所示：

  1. var intArr = new int[] {0, 1, 2, 3};
  2. ArrayList al=new ArrayList(intArr);

该方法内部实现一样糟糕，如下所示（构造方法内部最终调用了下面的InsertRange方法）：

  1. public virtual void InsertRange(int index, ICollection c)
  2. {
  3.   if (c == null)
  4.   {
  5.     throw new ArgumentNullException("c", Environment.GetResourceString("ArgumentNull_Collection"));
  6.   }
  7.   if ((index < 0) || (index > this._size))
  8.   {
  9.     throw new ArgumentOutOfRangeException("index", Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_Index"));
  10.   }
  11.   int count = c.Count;
  12.   if (count > 0)
  13.   {
  14.     this.EnsureCapacity(this._size + count);
  15.     if (index < this._size)
  16.     {
  17.       Array.Copy(this._items, index, this._items, index + count, this._size - index);
  18.     }
  19.     object[] array = new object[count];
  20.     c.CopyTo(array, 0);
  21.     array.CopyTo(this._items, index);
  22.     this._size += count;
  23.     this._version++;
  24.   }
  25. }

概括来讲，如果对大型集合进行循环访问、转型或装箱和拆箱操作，使用ArrayList这样的传统集合对效率影响会非常大。鉴于此，微软提供了对泛型的支持。泛型使用一对<>括号将实际类型括起来，然后编译器和运行时会完成剩余的工作。微软也不建议大家使用ArrayList这样的类型了，转而建议使用它们的泛型实现，如List<T>。

注意，非泛型集合在System.Collections命名空间下，对应的泛型集合则在System.Collections.Generic命名空间下。

建议一开始的那段代码的泛型实现为：           

  1. List<int> intList = new List<int>();
  2.       intList.Add(1);
  3.       intList.Add(2);
  4.       //intList.Add("mike");
  5.       foreach (var item in intList)
  6.       {
  7.         Console.WriteLine(item);
  8.       }

代码中被注释的那一行不会被编译通过，因为“mike"不是整型，这里就体现了类型安全的特点。

下面比较了非泛型集合和泛型集合在运行中的效率：

  1.  static void Main(string[] args)
  2.     {
  3.       Console.WriteLine("开始测试ArrayList:");
  4.       TestBegin();
  5.       TestArrayList();
  6.       TestEnd();
  7.       Console.WriteLine("开始测试List<T>:");
  8.       TestBegin();
  9.       TestGenericList();
  10.       TestEnd();
  11.     }
  12.     static int collectionCount = 0;
  13.     static Stopwatch watch = null;
  14.     static int testCount = 10000000;
  15.     static void TestBegin()
  16.     {
  17.       GC.Collect();  //强制对所有代码进行即时垃圾回收
  18.       GC.WaitForPendingFinalizers(); //挂起线程，执行终结器队列中的终结器（即析构方法）
  19.       GC.Collect();  //再次对所有代码进行垃圾回收，主要包括从终结器队列中出来的对象
  20.       collectionCount = GC.CollectionCount(0);  //返回在0代码中执行的垃圾回收次数
  21.       watch = new Stopwatch();
  22.       watch.Start();
  23.     }
  24.     static void TestEnd()
  25.     {
  26.       watch.Stop();
  27.       Console.WriteLine("耗时：" + watch.ElapsedMilliseconds.ToString());
  28.       Console.WriteLine("垃圾回收次数：" + (GC.CollectionCount(0) - collectionCount));
  29.     }
  30.     static void TestArrayList()
  31.     {
  32.       ArrayList al = new ArrayList();
  33.       int temp = 0;
  34.       for (int i = 0; i < testCount; i++)
  35.       {
  36.         al.Add(i);
  37.         temp = (int)al[i];
  38.       }
  39.       al = null;
  40.     }
  41.     static void TestGenericList()
  42.     {
  43.       List<int> listT = new List<int>();
  44.       int temp = 0;
  45.       for (int i = 0; i < testCount; i++)
  46.       {
  47.         listT.Add(i);
  48.         temp = listT[i];
  49.       }
  50.       listT = null;
  51.     }

输出为：

开始测试ArrayList:

耗时：2375

垃圾回收次数：26

开始测试List<T>:

耗时：220

垃圾回收次数：5

以上介绍了编写高质量代码改善C#程序——使用泛型集合代替非泛型集合(建议20)，有关编写高质量代码建议1到建议157，本完整会持续更新，敬请关注，谢谢。

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