在建议1中,我们已经知道,如果要让代码高效运行,应该尽量避免拆箱和装箱,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中没有做到这一点,下面来看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);
}
以上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方法接收的是一个object参数,所以al.Add(1)首先会完成一次装箱;其次,在foreach循环中,待遍历到它的时候,又将完成一次拆箱。在这段代码中,整型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:我们让ArrayList同时存储了整型和字符串,但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InvalidCastException:
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[]{0,1,0,2,3};
ArrayList al=new ArrayList(intArr);
该方法的内部实现一样糟糕,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)
{
//省略
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);
//省略
}
概括来讲,如果对大型集合进行循环访问、转型或拆箱和装箱操作,使用ArrayList这样的传统集合对效率的影响会非常大。鉴于此,微软提供了对泛型的支持。泛型使用一对<>括号将实际的类型括起来,然后编译器和运行时会完成剩余的工作。有关泛型的更多特性会在下一章讲解,在本建议中,我们只要知道,即便是微软本身,也已经不建议大家使用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。
本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.ToString());
}
代码中被注释掉的那一行代码不会被编译通过,因为"mike"不是整型,这里就体现了类型安全这个特点。
下面的示例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