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)

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：

  arraylist al=new arraylist();
      al.add(0);
      al.add(1);
      al.add("mike");
      foreach (var item in al)
      {
        console.writeline(item);
      }

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：          

 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：

var intarr = new int[] {0, 1, 2, 3};
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）：

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：           

list<int> intlist = new list<int>();
      intlist.add(1);
      intlist.add(2);
      //intlist.add("mike");
      foreach (var item in intlist)
      {
        console.writeline(item);
      }

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：

 static void main(string[] args)
    {
      console.writeline("开始测试arraylist:");
      testbegin();
      testarraylist();
      testend();
      console.writeline("开始测试list<t>:");
      testbegin();
      testgenericlist();
      testend();
    }
    static int collectioncount = 0;
    static stopwatch watch = null;
    static int testcount = 10000000;
    static void testbegin()
    {
      gc.collect();  //强制对所有代码进行即时垃圾回收
      gc.waitforpendingfinalizers(); //挂起线程，执行终结器队列中的终结器（即析构方法）
      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
      collectioncount = gc.collectioncount(0);  //返回在0代码中执行的垃圾回收次数
      watch = new stopwatch();
      watch.start();
    }

    static void testend()
    {
      watch.stop();
      console.writeline("耗时：" + watch.elapsedmilliseconds.tostring());
      console.writeline("垃圾回收次数：" + (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;
    }

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。