編寫高質量代碼改善C#程序的157個建議——建議20：使用泛型集合代替非泛型集合

2019-11-14 14:07:02

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供稿：網友

建議20：使用泛型集合代替非泛型集合

在建議1中我們知道，如果要讓代碼高效運行，應該盡量避免裝箱和拆箱，以及盡量減少轉型。很遺憾，在微軟提供給我們的第一代集合類型中沒有做到這一點，下面我們看ArrayList這個類的使用情況：

            ArrayList al=new ArrayList();            al.Add(0);            al.Add(1);            al.Add("mike");            foreach (var item in al)            {                Console.WriteLine(item);            }

上面這段代碼充分演示了我們可以將程序寫得多么糟糕。首先，ArrayList的Add方法接受一個object參數，所以al.Add(1)首先會完成一次裝箱；其次，在foreach循環中，待遍歷到它時，又將完成一次拆箱。在這段代碼中，整形和字符串作為值類型和引用類型，都會先被隱式地強制轉型為object，然后在foreach循環中又被轉型回來。同時，這段代碼也是非類型安全的：我們然ArrayList同時存儲了整型和字符串，但是缺少編譯時的類型檢查。雖然有時候需要有意這樣去實現，但是更多的時候，應該盡量避免。缺少類型檢查，在運行時會帶來隱含的Bug。集合類ArrayList如果進行如下所示的運算，就會拋出一個IvalidCastException：

            ArrayList al=new ArrayList();            al.Add(0);            al.Add(1);            al.Add("mike");            int t = 0;            foreach (int item in al)            {                t += item;            }

ArrayList同時還提供了一個帶ICollection參數的構造方法，可以直接接收數組，如下所示：

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

該方法內部實現一樣糟糕，如下所示（構造方法內部最終調用了下面的InsertRange方法）：

public virtual void InsertRange(int index, ICollection c){    if (c == null)    {        throw new ArgumentNullException("c", Environment.GetResourceString("ArgumentNull_Collection"));    }    if ((index < 0) || (index > this._size))    {        throw new ArgumentOutOfRangeException("index", Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_Index"));    }    int count = c.Count;    if (count > 0)    {        this.EnsureCapacity(this._size + count);        if (index < this._size)        {            Array.Copy(this._items, index, this._items, index + count, this._size - index);        }        object[] array = new object[count];        c.CopyTo(array, 0);        array.CopyTo(this._items, index);        this._size += count;        this._version++;    }}

概括來講，如果對大型集合進行循環訪問、轉型或裝箱和拆箱操作，使用ArrayList這樣的傳統集合對效率影響會非常大。鑒于此，微軟提供了對泛型的支持。泛型使用一對<>括號將實際類型括起來，然后編譯器和運行時會完成剩余的工作。微軟也不建議大家使用ArrayList這樣的類型了，轉而建議使用它們的泛型實現，如List<T>。

注意，非泛型集合在System.Collections命名空間下，對應的泛型集合則在System.Collections.Generic命名空間下。

建議一開始的那段代碼的泛型實現為：

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

代碼中被注釋的那一行不會被編譯通過，因為“mike"不是整型，這里就體現了類型安全的特點。

下面比較了非泛型集合和泛型集合在運行中的效率：

       static void Main(string[] args)        {            Console.WriteLine("開始測試ArrayList:");            TestBegin();            TestArrayList();            TestEnd();            Console.WriteLine("開始測試List<T>:");            TestBegin();            TestGenericList();            TestEnd();        }        static int collectionCount = 0;        static Stopwatch watch = null;        static int testCount = 10000000;        static void TestBegin()        {            GC.Collect();   //強制對所有代碼進行即時垃圾回收            GC.WaitForPendingFinalizers();  //掛起線程，執行終結器隊列中的終結器（即析構方法）            GC.Collect();   //再次對所有代碼進行垃圾回收，主要包括從終結器隊列中出來的對象            collectionCount = GC.CollectionCount(0);    //返回在0代碼中執行的垃圾回收次數            watch = new Stopwatch();            watch.Start();        }        static void TestEnd()        {            watch.Stop();            Console.WriteLine("耗時：" + watch.ElapsedMilliseconds.ToString());            Console.WriteLine("垃圾回收次數：" + (GC.CollectionCount(0) - collectionCount));        }        static void TestArrayList()        {            ArrayList al = new ArrayList();            int temp = 0;            for (int i = 0; i < testCount; i++)            {                al.Add(i);                temp = (int)al[i];            }            al = null;        }        static void TestGenericList()        {            List<int> listT = new List<int>();            int temp = 0;            for (int i = 0; i < testCount; i++)            {                listT.Add(i);                temp = listT[i];            }            listT = null;        }