正文

快速入门系列--clr--03泛型集合

张玉宝  张玉宝  2022-09-04  171

关键词：

.NET中的泛型集合

在这里主要介绍常见的泛型集合，很多时候其并发时的线程安全性常常令我们担忧。因而简述下.NET并发时线程安全特性，其详情请见MSDN。

普通集合都不支持多重并发写操作
部分支持单线程写和并发读操作
同时.NET4添加了大量并发集合

首先介绍常见的泛型集合接口，其大部分都位于System.Collection.Generic命名空间。

IEnumerable<T>，其可以获取一个IEnumerator<T>迭代器，如果从数据库的角度来看，前者是表，后者是游标，同时这两个接口是唯一具有可变性的集合接口。
ICollection<T>，它扩展了IEnumerable<T>，添加了Count和IsReadOnly属性，Add和Remove等操作方法，Contains等判定函数，所有的标准泛型集合都实现了该接口。
IList<T>，提供定位功能，包括一个索引器、Insert和RemoveAt，我们通常认为可以通过索引对该泛型集合进行随机访问。、
IDictionary<TKey, TValue>，表示键值对集合，扩展了ICollection<KeyValuePair<TKey, TValue>>，取值可以用TryXXX方式。
ISet<T>表示唯一值集，包含大量集合操作：交、并、补。

接下来介绍具体的集合泛型集合类型，在实际中需要根据具体场景选择最适合的集合类型。

List<T>，其是列表的默认选择，内含一个数组，并且提供列表的逻辑大小Count和后台数组的大小Capacity，当数组满了时，会进行扩容。由于是连续型的数据结构，其添加删除操作的成本较高，提供二分查找，查找效率高。同时，其Sort操作会修改原始列表的内容，与OrderBy不同，并且Sort是不稳定的，会出现相等元素顺序不同的情况。
数组，最基础的集合，均派生自System.Array，包括一维数组T[10]，二维数组T[10, 20]等，通过Array类的静态方法进行ConvertAll、FindAll和BinarySearch等操作。
Colletion<T>，位于System.Colletion.ObjectModel命名空间，为BindingList<T>和ObservableCollection<T>等扩展类型提供基类。与双向绑定相关的集合类型，注意它们只会在包装器发生变化发出通知，而基础列表改变时不会引发任何事件。
ReadOnlyCollection<T>和ReadOnlyObservableCollection<T>，其也类似于包装器，后者实现了INotifyCollectionChanged, INotifyPropertyChanged两个接口。
Dictionary<TKey, TValue>，使用散列表，查找性能的优劣取决于散列函数的优劣，默认使用Equals和GetHashCode，可以通过制定IEqualityComparer<TKey>作为参数。
SortList<TKey, TValue>和SortedDictionary<TKey, TValue>，两者都是字典类，前者内部维护一个排序的数组，添加删除操作的事件复杂度为O(n)，后者内部维护一个红黑树，添加删除操作事件复杂度为O(log n)，但会消耗更多的堆内存，使用IComparer<TKey>作比较。
HashSet<T>，是不含值的Dictionary<,>，具有相同性能特性，并且所维护顺序一般与添加顺序无关。
SortedSet<T>，是没有值得SortedDictionary<,>，维护一个红黑树，添加删除和检查操作的事件复杂度为O(log n)。提供GetViewBetween方法返回介于原始集上下限之间的另一个SortedSet<T>，注意这是一个动态的视图，会随着原始集的改变而改变。尽管看起来很方便，但需要注意的是"天下没有免费的午餐"，为保持内部一致性，操作的代价更大。
Queue<T>，构建一个环形缓冲区，实际维护一个基础数组，包含两个索引，分别记住入队和出队的位置(Slot)，如果入队指针追上出队指针，则进行扩容。提供Enqueue、Dequeue、Peek等方法进行入队、出队、查看操作。
Stack<T>，其实现更简单，可以看做是一个提供Push、Pop、Peek操作的List<T>。

最后介绍并行集合，也就是线程安全的集合。（注意所有的并发类型都未实现IList<T>接口）

IProducerConsumerCollection<T>和BlockingCollection<T>，前者是生产者/消费者模型中数据存储的抽象，后者是其包装类，使用ConcurrentQueue<T>作为后台存储，提供ToArray方法获得集合当前状态快照，TryXXX方法允许有效的失败模式减少对锁的需求。（例如，当队列中只有一个项时，两个线程同时判断它是否有项，并且都返回true，这是一个线程执行了出队操作，而另外一个线程在执行出队操作时，将抛出异常，因而需要对验证队列是否有项操作和有项就出队操作作为一个整体，需要添加锁）
ConcurrentBag<T>，ConcurrentQueue<T>，ConcurrentStack<T>，它们是对IProducerConsumerCollection<T>的实现，其GetEnumerator()方法返回集合快照，迭代时可以改变集合，但该改变不会反应到迭代器中。
ConcurrentDictionary<TKey, TValue>，实现了IDictionary<TKey, TValue>接口。支持并发的读写和线程安全的迭代，但不同是，其在迭代过程中对字典的改变不能确定是否反应到迭代器上。

小节：在日常工作中，当遇到需要并发操作非集合类型的全局变量时，需要使用锁来处理；而当是集合类型时，就需要使用对应的并行集合类来处理，其能很好的TPL协作在一起。尤其在使用非线程安全的字典类进行并发操作时，有时会出现死循环等情形，尤其需要注意。

Tip：where T:new()

参考文献

Jon, Skeet. 深入理解C#(第3版)[M]. 北京:人民邮电出版社, 2014. 469-483

scala入门系列（十三）：类型参数

引言Scala中类型参数是什么呢？其实就类似于Java中的泛型。定义一种类型参数，比如在集合、类、函数中定义类型参数，然后就可以保证使用到该类型参数的地方就只能是这种类型，从而实现程序更好的健壮性。泛型类泛... 查看详情

（java多线程系列一）快速入门

Java多线程快速入门1、线程和进程的区别进程是所有线程的集合，每一个线程是进程的一条执行路径。2、多线程的应用场景多线程主要体现在提高程序的效率，比如迅雷多线程下载，多线程分批发送短信等。3、多线程的创建方... 查看详情

泛型-泛型入门

一泛型的由来　　　　Java集合有个缺点,把一个对象"丢进"集合里之后,集合就会"忘记"这个对象的数据类型,当再次取出该对象时候,该对象的编译类型就变成了Object类型(其运行时类型没变)　　　　Java集合之所以这样是因为设计者... 查看详情

java集合入门和深入学习，看这篇就差不多了

一、集合入门总结集合框架：Java中的集合框架大类可分为Collection和Map；两者的区别：1、Collection是单列集合；Map是双列集合2、Collection中只有Set系列要求元素唯一；Map中键需要唯一，值可以重复3、Collection的数据结构是针对元素... 查看详情

java入门系列泛型

前言 Java7泛型的“菱形”语法在JavaSE7之前，声明泛型对象的代码如下:List<String>list=newArrayList<String>();而在Java7中，可以使用如下代码：List<String>list=newArrayList<>();&nb 查看详情

mobx知识点集合案例（快速入门）(代码片段)

文章目录一、文章参考二、知识点串联2.1使用注解方式串联2.2使用函数一、文章参考bilibiliReact系列教程之Mobxmobx中文文档二、知识点串联2.1使用注解方式串联importReact,Componentfrom'react';importReactDOMfrom'react-dom';import'./i... 查看详情

mobx知识点集合案例（快速入门）(代码片段)

linq学习系列-----3.1查询非泛型集合

一.问题起源 LINQtoobject在设计时，是配合IEnumerable<T>接口的泛型集合类型使用的，例如字典、数组、List<T>等，但是对于继承了IEnumerable的非泛型集合如何处理，例如ArrayList。二.解决办法上... 查看详情

全栈开发系列

一、全栈开发之HTML全栈开发之HTML快速入门（一）二、全栈开发之CSSCSS快速入门-引入方式CSS快速入门-基本选择器CSS快速入门-组合选择器CSS快速入门-属性和伪类CSS快速入门-盒子模型CSS快速入门-实用技巧CSS快速入门-float和positionCS... 查看详情

java基础系列--08_集合1

---恢复内容开始---集合当中有很多都是应用到泛型的技术，所以在讲集合之前，应该先将泛型的概念普及一下。泛型： (1)泛型是一种类型，但是这种类型是在编译或者调用方法时才确定。 (2)格式： ... 查看详情

《c#零基础入门之百识百例》（八十一）泛型概念介绍--泛型类/结构/接口/委托

C#零基础入门泛型和系统类--泛型概念介绍--泛型类/结构/接口/委托前言一，泛型概念二，泛型类2.1声明泛型类2.2使用泛型类一，泛型结构三，泛型接口一，泛型接口声明二，泛型接口使用四，泛型委托4.1泛型委托声明4.2泛型委托... 查看详情

backbone入门系列集合

...口相声，也可以对口，也可以群口，，，在前文，也就是入门系列3的基础上，添加js代码varnoteCollection=Backbone.Collection.extend({ model:Note//指定相关模型});varnote1=newNote({id:1,title:"西红柿"});//设置id,表明唯一性v 查看详情

《c#零基础入门之百识百例》（八十二）泛型类型参数where约束--泛型单例

C#零基础入门泛型和系统类泛型类型参数Where约束--泛型单例前言一，类型参数约束1.1Where子句1.2约束类型和次序二，泛型方法2.1声明泛型方法2.2调用泛型方法三，实现泛型单例工具类3.1实现代码3.2使用代码前言本文属于C#零基础... 查看详情

gradle学习系列之一——gradle快速入门

Gradle学习系列之一——Gradle快速入门这是一个关于Gradle的学习系列，其中包含以下文章：Gradle快速入门创建Task的多种方法读懂Gradle语法增量式构建自定义Property使用javaPlugin依赖管理构建多个Project自定义Task类型自定义Plugin 　... 查看详情

python数据科学快速入门系列|06matplotlib数据可视化基础入门(代码片段)

.../robotsfutures.blog.csdn.net/article/details/126899226《Python数据科学快速入门系列》快速导航：【Python数据科学快速入门系列|01】Numpy初窥——基础概念【Python数据科学快速入门系列|02】创建ndarray对象的十多种方法【Python数据科查看详情

《c#零基础入门之百识百例》（八十二）泛型类型参数where约束--泛型单例

elasticsearch顶尖高手系列-快速入门篇

...索引、分片、副本等05.在windows上安装和启动Elasticseach06.快速入门案例实战之电商网站商品管理：集群健康检查，文档CRUD07.快速入门案例实战之电商网站商品管理：多种搜索方式08.快速入门查看详情