NET FrameWork的Collections支持

 

NET FrameWork的Collections支持
笔记： SeanX 

Collection是指集合，具有能枚举的特性，是一群元素的容器。.NET Framework中提供了详细的接口定义和实现方式。 

IEnumerable接口

IEnumerable是最基本的Collection接口，所以Collection类都必须实现此接口，它声明的成员就只有一个: GetEnumerator，实现该接口在此函数必须返回一个IEnumerator的对象。

public interface IEnumerable
{
   IEnumerator GetEnumerator();
}

IEnumerator接口

IEnumerator 是所有枚举数的基接口。sIEnumerator接口主要应用于枚举Collection元素，实现该接口才基本具有遍历、枚举元素的能力，但是它采用只能往前不能退后的枚举方式，从下面的Interface定义就可以明显看出:

public interface IEnumerator
{ 
   object Current { get;}
   bool MoveNext();
   void Reset();
}

只要实现了IEnumerator接口的对象，就可以使用于C#的foreach语法。

 

ICollection接口 

ICollection接口是IEnumerable的加强型接口，继承自IEnumerable接口，增加了同步处理、复制和返回Collection内元素个数的功能。ICollection 接口是 System.Collections 命名空间中类的基接口。

public interface ICollection: Inumberable

{

   int Count {get; }

   object SyncRoot {get;}

   bool IsSynchronized {get;}

   void CopyTo(Array array, int index);

}

SyncRoot及IsSynchronized属性代表此Collection是否支持同步处理，当Collection支持同步处理时，实现IsSynchronized时返回True，并在SyncRoot中返回一个对象引用作为lock时所使用的对象。

 

IList接口

到这里之前提到的Collection接口还不具备修改、删除元素的能力。IList接口正是提供了修改、删除元素的能力，但是这种能力也有限制。IList 是 继承自ICollection 接口，并且是所有列表的抽象基类。IList 实现有三种类别：只读、固定大小、可变大小。无法修改只读 IList。固定大小的 IList 不允许添加或移除元素，但允许修改现有元素。可变大小的 IList 允许添加、移除和修改元素。

 

public interface IList: ICollection, IEnumerable
{
object this[int index] {get; set;}
bool IsReadOnly {get; }
bool IsFixedSize {get;}
int Add(object value);
bool Contains(object value);
void Clear();
int IndexOf(object value);
void Insert(int index, object value);
void Remove(object value);
void RemoveAt(int index);
}

IDictionary接口

 

public interface IDictionary : ICollection, IEnumerable

{

object this[int index] {get; set;}
        bool IsReadOnly {get; }

bool IsFixedSize {get;}

ICollection Keys {get;}

ICollection Values {get;}

IDictionaryEnumerator GetEnumerator();

int Add(object value);

bool Contains(object value);

void Clear();

int IndexOf(object value);

void Insert(int index, object value);

void Remove(object value);

void RemoveAt(int index);

}

IDictionary 类是键/值对的集合的基接口。

每个元素是一个存储在 DictionaryEntry 对象中的键/值对，如 Hashtable 类。每个关联必须具有非空引用的唯一键，但关联的值可以为任何对象引用，包括空引用 (Nothing)。IDictionary 接口允许对所包含的键和值进行枚举，但这并不意味着任何特定的排序顺序。IDictionary 也实现有三种类别：只读、固定大小、可变大小。无法修改只读 IDictionary。固定大小的 IDictionary 不允许添加或移除元素，但允许修改现有元素。可变大小的 IDictionary 允许添加、移除和修改元素。

C# 语言中的 foreach 语句需要集合中每个元素的类型。由于 IDictionary 的每个元素都是一个键/值对，因此元素类型既不是键的类型，也不是值的类型。而是 DictionaryEntry 类型。例如：

foreach (DictionaryEntry myDE in myHashtable) {...}

注意:

foreach 语句是对枚举数的包装，它只允许从集合中读取，不允许写入集合。

DictionaryEntry 实现IDictionaryEnumerator接口，IDictionaryEnumerator接口是枚举字典的元素结构，继承自IEnumerator，增加了Key/Value属性来读取每一个字典。 

强类型Collection [Strong-Type Collection]

我们常用Hashtable、ArrayList类，也就是IDictionary和IList接口，它们的元素都是object，而.NET Framework所有的对象皆源自object，Collection这表示可以放入所有对象类型。这样的结构是最具有扩展性的设计方式，但是另一个方面，这种设计方式似乎过于松散，容易产生混淆和误，也不好针对独特的应用进行优化。所以，在.NET Framework中就有强类型的Collection的实现。强类型的Collection是指对每一个元素操作Interface进行限定类型。比如IList的Add封装的实现:

public int Add(string value)

{

   Return ((IList)this).Add(value);

}

这样就要求对象使用者只能增加string类别的元素。

在命名空间System.Collections.Specialized内定义了数个强类型的类，下面说明常用的:

StringDictinary: Key的型别被限定为string, 并且区分大小写

ListDictionary: 这也是IDictionary的一个实现，以单向链表完成。如果元素个数不超过10个，比Hashtable更小且更快(测试感觉不出，可能才10个的原因)

NameValueCollection: 一个已经排序且Key/Value均为string的Collection。其中value可通过Key或Index来访问。NameValueCollection可以在单个Key之下存储多个stirng values。 

.NET Framework为强类型集合提供抽象的基类CollectionBase(.NET 2.0有所改变?)，提供此基类旨在使Framewrok用户创建强类型自定义集合变得更容易。我们应扩展此基类，而不应创建自己的基类。

CollectionBase 实例始终是可修改的，另有不可修改版本的ReadOnlyCollectionBase基类。

 

总结和线程安全

IDictionary 和 IList 是基于 ICollection 接口的更专用的接口。IDictionary 实现是键/值对的集合，如 Hashtable 类。IList 实现是可被排序且可按照索引访问其成员的值的集合，如 ArrayList 类。某些集合（如 Queue 类和 Stack 类）限制对其成员的访问，它们直接实现 ICollection 接口。

如果 IDictionary 接口和 IList 接口都不能满足所需集合的要求，则从 ICollection 接口派生新集合类以我们的要求和个性化特性。

枚举数只允许读取集合中的数据。枚举数无法用于修改基础集合。

最初，枚举数被定位于集合中第一个元素的前面。Reset 也将枚举数返回到此位置。在此位置，调用 Current 会引发异常。因此，在读取 Current 的值之前，必须调用 MoveNext 将枚举数提前到集合的第一个元素。

在调用 MoveNext 或 Reset 之前，Current 返回同一对象。MoveNext 将 Current 设置为下一个元素。

在传递到集合的末尾之后，枚举数放在集合中最后一个元素后面，且调用 MoveNext 会返回 false。如果最后一次调用 MoveNext 返回 false，则调用 Current 会引发异常。若要再次将 Current 设置为集合的第一个元素，可以调用 Reset，然后再调用 MoveNext。

只要集合保持不变，枚举数就保持有效。如果对集合进行了更改（例如添加、修改或删除元素），则该枚举数将失效且不可恢复，并且下一次对 MoveNext 或 Reset 的调用将引发 InvalidOperationException。如果在 MoveNext 和 Current 之间修改集合，那么即使枚举数已经无效，Current 也将返回它所设置成的元素。

枚举数没有对集合的独占访问权；因此，枚举一个集合在本质上不是一个线程安全的过程。甚至在对集合进行同步处理时，其他线程仍可以修改该集合，这会导致枚举数引发异常。若要在枚举过程中保证线程安全，可以在整个枚举过程中锁定集合，或者捕捉由于其他线程进行的更改而引发的异常。