8.2 集合与数据结构

பைடு நூலகம்
System.Collections 类通常可以分为三种类型： 常用集合。 这些集合是数据集合的常见变体，如哈希表、队列、 堆栈、字典和列表。 许多常用集合都具有非泛型版 本、泛型版本和线程安全的泛型版本。 位集合。 这些集合中的元素均为位标志。 它们的行为与其他 集合稍有不同。 专用集合。 这些集合都具有专门的用途，通常用于处理特定的 元素类型，如 StringDictionary。 选择集合类时务必要小心。 因为每一集合都有其自 身的功能，因此每一集合也就具有其自身的限制。 集合的专用性越强，其限制也就越多。



泛型集合（如 List<T>）和强类型非泛型集合 （如 StringCollection）可避免造成上述性能损 害，前提是元素的类型是集合所需的类型（例如， 从 StringCollection 存储或检索字符串）。 此外，强类型集合自动执行添加到该集合的每一 元素的类型验证。 基于这些原因，强烈建议您尽 可能使用泛型集合类。 除添加、移除或搜索元素的方法外，直接或间接 实现 ICollection 接口或 ICollection<T> 泛型接 口的所有集合还共享若干功能：


枚举器 枚举器是循环访问其关联集合的对象。 它可被视 作指向集合中任何元素的可移动的指针。 一个枚 举器只能与一个集合关联，但一个集合可以具有 多个枚举器。 C# foreach 语句使用枚举器并隐 藏操作该枚举器的复杂性。
CopyTo 方法 使用 CopyTo 方法可将所有集合复制到数组中； 但是，新数组中元素的顺序基于枚举器返回它们 的顺序。 结果数组始终是具有零下限的一维数组。


所有集合在达到当前容量时可自动扩充容量。 内 存被重新分配，元素从旧集合复制到新集合中。 这减少了使用集合所需的代码；但是，集合的性 能可能仍受到消极影响。 避免因多次重新分配导 致不佳性能的最佳方法是将初始容量设置为集合 的估计的大小。 下限。 集合的下限是其第一个元素的索引。 System.Collections 命名空间中的所有索引集合 的下限都为零。 默认情况下，Array 的下限为零， 但在使用 CreateInstance 创建数组类的实例时 可以定义不同的下限。
专用集合
线程安全集合
创建和操作集合 讨论如何选择最合适的集合类型，如何枚举集合，如何将集合与多 个线程一起使用以及如何对集合进行排序。 何时使用泛型集 讨论泛型集合类型的使用。 合
定义集合



集合是一组组合在一起的类似的类型化对象。 任何类型的对象都可被组合到 Object 类型的单 个集合中，以利用采用该语言继承的构造。 例如， C# foreach 语句需要集合中的所有对象都属于单 一类型。 但是，在 Object 类型的集合中，单独对各元素 执行附加的处理，例如装箱和取消装箱或转换， 这影响该集合的性能。 装箱和取消装箱通常在存 储或检索 Object 类型集合中的值类型时发生。
Title
说明
定义集合
描述集合类型的定义，并介绍 .NET Framework 类库中的泛型和非 泛型集合类型之间的一些区别。
常用的集合类型 描述诸如 System.Array、 System.Collections.Generic.List<T> 和 System.Collections.Ge neric.Dictionary<TKey, TValue> 等常用泛型和非泛型集合类型。 位集合 描 述 System.Collections.BitArray 和 System.Collections.Speciali zed.BitVector32 集合类型。 描述诸如 ValueCollection 、System.Collections.Specialized.StringDictionary 和 System.Collections.Specialized.StringCollection 等特殊用途的 集合。 介绍支持从多个线程进行安全有效的并发访问的集合类型，例 如 System.Collections.Concurrent.BlockingCollection<T> 和 System.Collections.Concurrent.ConcurrentBag<T>。

LINQ to Objects 功能允许使用 LINQ 查询访问 内存中的对象，但条件是该对象类型要实现 IEnumerable 或 IEnumerable<T>。 LINQ 查询 提供了一种通用的数据访问模式；与标准 foreach 循环相比，它通常更加简洁，可读性更 高；这种查询可提供筛选、排序和分组功能。 LINQ 查询还可提高性能。


注意，ICollection<T> 泛型接口包含非泛型接口 未包含的成员。 以下功能在 System.Collections 命名空间中的 一些类中实现： 容量和计数。 集合的容量是其可以包含的元素的数目。 集合的 计数是其实际包含的元素的数目。 BitArray 是一 个特例；其容量与其长度相同，而其长度与其计 数相同。 某些集合隐藏容量或计数（或两者一起 隐藏）。



在 .NET Framework 4中， System.Collections.Concurrent 命名空间中的 集合可提供有效的线程安全操作，以便从多个线 程访问集合项。 您可以通过 LINQ to Objects 功能使用 LINQ 查 询来访问内存中的对象，但条件是该对象类型要 实现 System.Collections.IEnumerable 或 System.Collections.Generic.IEnumerable<T> 接口。 LINQ 查询提供了一种通用的数据访问模式；与 标准 foreach 循环相比，它通常更加简洁，可读 性更高；这种查询可提供筛选、排序和分组功能。 LINQ 查询还可提高性能。 有关更多信息，请参 见 LINQ to Objects 和并行 LINQ (PLINQ)。


在基于 IDictionary 接口的集合（例如 Hashtable 和 SortedList 类、Dictionary<TKey, TValue> 和 SortedList<TKey, TValue> 泛型类）或基于 ConcurrentDictionary<TKey, TValue> 类的集合中， 每个元素都包含一个键和一个值。 KeyedCollection<TKey, TItem> 类较为特别，因为 它是值中带有嵌入键的值列表，因此它的行为既像列 表又像字典。 泛型集合是设置强类型的最佳方式。 不过，如果所用 语言不支持泛型，System.Collections 命名空间中包 含基集合，如 CollectionBase、 ReadOnlyCollectionBase 和 DictionaryBase，这些 都是抽象基类，可以扩展这些抽象基类以创建强类型 的集合类。 当需要高效的多线程集合访问时，可以使 用 System.Collections.Concurrent 命名空间中的泛
常用的集合类型


集合类型是诸如哈希表、队列、堆栈、包、字典和 列表等数据集合的常见变体。 集合基于 ICollection 接口、IList 接口、 IDictionary 接口，或其泛型集合中的相应接口。 IList 接口和 IDictionary 接口都是从 ICollection 接口派生的；因此，所有集合都直接或间接基于 ICollection 接口。 在基于 IList 接口的集合（例如 Array、ArrayList 或 List<T>）或直接基于 ICollection 接口的集合 （例如 Queue、ConcurrentQueue<T>、 Stack、 ConcurrentStack<T> 或 LinkedList<T>）中，每 个元素只包含一个值。




同步成员（仅 System.Collections 类） 对于 System.Collections 命名空间中的旧版集 合类型，同步在访问集合的元素时提供一定程度 的线程安全性。 默认情况下集合不是线程安全的。 如果需要对集合进行可伸缩的且高效的多线程访 问，请使用 System.Collections.Concurrent 命 名空间中的某个类。 在 System.Collections 命名空间中只有几个类 提供 Synchronize 方法，该方法能够超越集合创 建线程安全包装。 但是，System.Collections 命名空间中的所有类都提供 SyncRoot 属性，可 供派生类创建自己的线程安全包装。 还提供了 IsSynchronized 属性以确定集合是否是线程安 全的。 ICollection<T> 泛型接口中不提供同步功 能。
Title 数组集合类型
说明 描述可以让数组作为集合来进行处理的数组功能。
ArrayList 和 List 集 描述泛型列表和非泛型列表（最常用的集合类型）的功 合类型 能。 描述基于哈希的泛型和非泛型字典类型的功能。 Hashtable 和 Dictionary 集合类型 已排序的集合类型 队列集合类型 堆栈集合类型 HashSet 集合类型 HashSet 和 LINQ Set 运算 集合和数据结构 描述提供列表和集的排序功能的类。 描述泛型和非泛型队列的功能。 描述泛型和非泛型堆栈的功能。 描述泛型 System.Collections.Generic.HashSet<T> 集 合类型。 描述 System.Collections.Generic.HashSet<T> 集合类 型提供的 Set 操作以及 LINQ Set 操作。 讨论 .NET Framework 中提供的各种集合类型，包括堆 栈、队列、列表、数组和结构。