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建议16:元素数量可变的情况下不应使用数组

在C#中,数组一旦被创建,长度就不能改变。如果我们需要一个动态且可变长度的集合,就应该使用ArrayList或List<T>来创建。而数组本身,尤其是一维数组,在遇到要求高效率的算法时,则会专门被优化以提升其效率。一维数组也称为向量,其性能是最佳的,在IL中使用了专门的指令来处理它们(如newarr、ldelem、ldelema、ldlen和stelem)。

从内存使用的角度来讲,数组在创建时被分配了一段固定长度的内存。如果数组的元素是值类型,则每个元素的长度等于相应的值类型的长度;如果数组的元素是引用类型,则每个元素的长度为该引用类型的IntPtr.Size。数组的存储结构一旦被分配,就不能再变化。而ArrayList是链表结构,可以动态地增减内存空间,如果ArrayList存储的是值类型,则会为每个元素增加12字节的空间,其中4字节用于对象引用,8字节是元素装箱时引入的对象头。List<T>是ArrayList的泛型实现,它省去了拆箱和装箱带来的开销。

注意 由于数组本身在内存上的特点,因此在使用数组的过程中还应该注意大对象的问题。所谓“大对象”,是指那些占用内存超过85 000字节的对象,它们被分配在大对象堆里。大对象的分配和回收与小对象相比,都不太一样,尤其是回收,大对象在回收过程中会带来效率很低的问题。所以,不能肆意对数组指定过大的长度,这会让数组成为一个大对象。

如果一定要动态改变数组的长度,一种方法是将数组转换为ArrayList或List<T>,如下面的代码所示:


int[]iArr={0,1,2,3,4,5,6};

ArrayList arrayListInt=ArrayList.Adapter(iArr);//将数组转变为ArrayList

arrayListInt.Add(7);

List<int>listInt=iArr.ToList<int>();//将数组转变为List<T>

listInt.Add(7);


还有一种方法是用数组的复制功能。数组继承自System.Array,抽象类System.Array提供了一些有用的实现方法,其中就包含了Copy方法,它负责将一个数组的内容复制到另外一个数组中。无论是哪种方法,改变数组长度就相当于重新创建了一个数组对象。

为了让数组看上去本身就具有动态改变长度的功能,还可以创建一个名为ReSize的扩展方法,代码如下所示:


public static class ClassForExtensions

{

public static Array ReSize(this Array array,int newSize)

{

Type t=array.GetType().GetElementType();

Array newArray=Array.CreateInstance(t,newSize);

Array.Copy(array,0,newArray,0,Math.Min(array.Length,newSize));

return newArray;

}

}


调用方的代码看起来如下所示:


int[]iArr={0,1,2,3,4,5,6};

iArr=(int[])iArr.ReSize(10);


下面对改变数组长度和改变List<T>长度的耗时做一个比较,以便强调本建议的主题:在元素数量可变的情况下不应使用数组。


static void Main(string[]args)

{

ResizeArray();

ResizeList();

}

private static void ResizeArray()

{

int[]iArr={0,1,2,3,4,5,6};

Stopwatch watch=new Stopwatch();

watch.Start();

iArr=(int[])iArr.ReSize(10);

watch.Stop();

Console.WriteLine("ResizeArray:"+watch.Elapsed);

}

private static void ResizeList()

{

List<int>iArr=new List<int>(new int[]{0,1,2,3,4,5,6});

Stopwatch watch=new Stopwatch();

watch.Start();

iArr.Add(0);

iArr.Add(0);

iArr.Add(0);

watch.Stop();

Console.WriteLine("ResizeList:"+watch.Elapsed);

}


输出为:


ResizeArray:00:00:00.0004441

ResizeList:00:00:00.0000036


当然,严格意义上讲,List<T>不存在改变长度这种说法,本建议只是为了比较,将iArr的长度变为10,同时还进行了赋值。即便是这样,我们也可以看到,在时间效率上ResizeList比ResizeArray要高100倍以上。 JIAoo6oLhtXvUyDcyAB1OAL2i0oQowc7rbdEKmfbP3QQTNW2vfgOQ+4w/YXhsetg

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