C#笔记7：集合类

本章概要：

1：为什么要使用泛型集合

2：集合的线程安全

??? 2.1：Syncronized静态方法和SyncRoot实例属性的用法

3：选择集合类

4：位集合

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1：为什么要使用泛型集合

???? 针对 .NET Framework 的 2.0 版和更高版本的应用程序应当使用 System.Collections.Generic 命名空间中的泛型集合类，与对应的非泛型类相比，这些类提供了更高的类型安全性和效率。为什么这么说呢，看下面的例子：

// The .NET Framework 1.1 way to create a list:
System.Collections.ArrayList list1 = new System.Collections.ArrayList();
list1.Add(3);
list1.Add(105);

System.Collections.ArrayList list2 = new System.Collections.ArrayList();
list2.Add("It is raining in Redmond.");
list2.Add("It is snowing in the mountains.");

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???? 添加到 ArrayList 中的任何引用或值类型都将隐式地向上强制转换为 Object。 如果项是值类型，则必须在将其添加到列表中时进行装箱操作，在检索时进行取消装箱操作。 强制转换以及装箱和取消装箱操作都会降低性能；在必须对大型集合进行循环访问的情况下，装箱和取消装箱的影响非常明显。

???? 另一个限制是缺少编译时类型检查；因为 ArrayList 会将所有项都强制转换为 Object，所以在编译时无法防止客户端代码执行类似如下的操作：

System.Collections.ArrayList list = new System.Collections.ArrayList();
// Add an integer to the list.
list.Add(3);
// Add a string to the list. This will compile, but may cause an error later.
list.Add("It is raining in Redmond.");

int t = 0;
// This causes an InvalidCastException to be returned.
foreach (int x in list)
{
    t += x;
}

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????? ArrayList 和其他相似类真正需要的是：客户端代码基于每个实例指定这些类要使用的具体数据类型的方式。 这样将不再需要向上强制转换为 T:System.Object，同时，也使得编译器可以进行类型检查。 换句话说，ArrayList 需要一个类型参数。 这正是泛型所能提供的。

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2：集合的线程安全

???? .NET Framework 1.0 中的集合，如常用的 ArrayList 和 Hashtable通过 Synchronized 属性（此属性返回与集合有关的线程安全包装）提供某种线程安全性。该包装的工作原理是：对每个添加或移除操作锁定整个集合。因此，每个尝试访问集合的线程必须一直等待，直到轮到它来获取锁。这是无法进行伸缩的，并且对于大型集合而言，将会导致性能显著降低。此外，这一设计并不能完全防止出现争用情况。

???? 在 System.Collections.Generic 命名空间中 .NET Framework 2.0 中引入的集合类。这些集合类包括 List<(Of <(T>)>)、Dictionary<(Of <(TKey, TValue>)>) 等。与 .NET Framework 1.0 类相比，这些类提供的类型安全性和性能会更高。不过，.NET Framework 2.0 集合类不提供任何线程同步；当同时在多个线程上添加或移除项时，用户代码必须提供所有同步。

???? 枚举整个集合本质上不是一个线程安全的过程。若要确保枚举过程中的线程安全性，可以在整个枚举过程中锁定集合。若要允许多个线程访问集合以进行读写操作，则必须实现自己的同步或使用 System.Collections.Concurrent 命名空间中的线程安全集合类之一。System.Collections.Concurrent..::.ConcurrentQueue<(Of <(T>)>) 和 System.Collections.Concurrent..::.ConcurrentStack<(Of <(T>)>) 类在枚举元素之前将为元素拍摄快照，以防止转变成另一个线程上的集合。System.Collections.Concurrent..::.ConcurrentDictionary<(Of <(TKey, TValue>)>) 类不拍摄快照。

System.Collections.Concurrent..::.BlockingCollection<(Of <(T>)>) 类提供一个名为 GetConsumingEnumerable 的枚举器方法，该方法通过在枚举项时将项从集合中移除来转变集合。

???? 那么，说到底，到底如何来实现自己的线程安全呢。可以提供一个static object synObj = new object(); 然后lock(synObj)。

2.1：Syncronized静态方法和SyncRoot实例属性的用法

???? 在许多的集合类中，都能看到Syncronized静态方法和SyncRoot实例属性，这两个单词的sync就显而易见的说明了是用来实现同步的，那么，它们内在的机制是什么？

???? Syncronized方法用来创造一个新的对象的线程安全包装，例如：

???? HashTable ht ＝ HashTable.Syncronized(new HashTable());

???? 使用这个方法创造的ht对象保证了在多线程环境下，进行对象的添加、删除和解析的时候，系统自动为它创建锁定区域，这样，省去了手工进行线程安全的设置。

???? 但是，使用这个方法并不能保证枚举的同步，例如，一个线程正在删除或添加集合项，而另一个线程同时进行枚举，这时枚举将会抛出异常。所以，在枚举的时候，你必须明确锁定这个集合。这是，我们要锁定并不是集合类对象本身，我们要锁定的是它的SyncRoot对象，这是为什么呢？

???? 举例来说，一个集合类将数据存放在某些类型的内部数据结构，如果，这个类给予这个外面对这个数据结构的访问权，那么仅仅锁定集合对象是无用的，当然，大部分情况下，返回的SyncRoot就是它本身，但是，还是有一些例外，所以，我们如果我们并不能确定集合对象和SyncRoot之间的关系，那么我们还是锁定SyncRoot为最佳选择；

?????????? lock（ht.SyncRoot)

????????? {

?????????? //你可以安全的对ht进行枚举了

??????