編寫高質量代碼改善C#程序——使用泛型集合代替非泛型集合(建議20)
軟件開發(fā)過程中，不可避免會用到集合，C#中的集合表現(xiàn)為數(shù)組和若干集合類。不管是數(shù)組還是集合類，它們都有各自的優(yōu)缺點。如何使用好集合是我們在開發(fā)過程中必須掌握的技巧。不要小看這些技巧，一旦在開發(fā)中使用了錯誤的集合或針對集合的方法，應用程序將會背離你的預想而運行。
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(shù)，所以al.Add(1)首先會完成一次裝箱；其次，在foreach循環(huán)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(huán)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(xiàn)，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(shù)的構造方法，可以直接接收數(shù)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(xiàn)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(huán)訪問、轉型或裝箱和拆箱操作，使用ArrayList這樣的傳統(tǒng)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(xiàn)，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(xiàn)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(xiàn)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(zhí)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(zhí)行的垃圾回收次數(shù)
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(shù)：" + (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;
}
輸出為：
開始測試ArrayList:
耗時：2375
垃圾回收次數(shù)：26
開始測試List<T>:
耗時：220
垃圾回收次數(shù)：5
以上介紹了編寫高質量代碼改善C#程序——使用泛型集合代替非泛型集合(建議20)，有關編寫高質量代碼建議1到建議157，本完整會持續(xù)更新，敬請關注，謝謝。
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