System.Collections.Generic 源码阅读总结

Posted 2020-12-27 millionsmultiplication

ArrayList ，List

ArrayList 和 List 都是不限制长度的集合类型 ,List相比ArrayList 就内部实现而言除了泛型本质没有太大区别。不过为避免装箱拆箱问题，尽可能使用List

集合内部是由数组实现，默认大小是4，但你使用无参构造函数构造实例时，内部数组大小是0，当你加入第一个元素时，才扩容为4，添加元素时，如果发现内置数组大小不够，内置数组大小会扩容为原来的两倍，每一次扩容都会重新开辟一个数组，拷贝旧数组的数据，如果你要给集合添加大量的元素却不为它初始化一个合适容量，频繁的内存开辟和多余的数组拷贝会导致性能的损耗。

所以使用时建议提供合适的容量。

hashtable，Dictionary

hashtable和Dictionary都是哈希表的实现，很多人说Dictionary内部是由hashtable实现的，这是不恰当的。

hashtable的构造需要装载因子，装载因子是0.1 到 1.0 范围内的数字 ，是内部存储桶数（count）所占桶数组（buckets）桶数（hashsize）的最大比率 ，当桶数大于装载数（loadsize）时，桶数组就会扩容

hashtable内部解除哈希冲突的算法是双重散列法，是开放地址法中最好的方法之一

而不同的是，Dictionary内部解除哈希冲突的算法是链地址法，而且Dictionary的构造不需要装载因子，不受装载因子的限制 ，如果Dictionary非常小，查找，插入，删除等操作拥有近乎O（1）的效率

和ArrayList ，List类似的是Dictionary和hashtable内部也是由数组实现的，所以构造时也需要提供合适容量，防止性能的损耗。

但我们需要另外注意的是你提供给构造函数的容量不一定会是初始时内置数组的长度，构造函数内部会选择一个大于等于你所选择容量的素数作为真实的初始容量。

HashSet

HashSet是一个无序的能够保持唯一性的集合。我们也可以把HashSet看作是Dictionary<TKey,TValue>，只不过TKey和TValue都指向同一个对象。内部实现和Dictionary非常相似。 HashSet非常适合在我们需要保持集合内元素唯一性但又不需要按顺序排列的时候。

SortedList

SortedList是支持排序的关联性（键值对 ）集合 ，内部采用数组实现，所以和List相同的是，初始化时需要提供一个合适的容量，SortedList内部采用哈希算法实现，和Dictionary类似的是，SortedList内部解除哈希冲突的算法是链地址法。

因为在查找的时候利用了二分搜索，所以查找的性能会好一些，时间复杂度是O(log n)

如果你想要快速查找，又想集合按照key的顺序排列，最后这个集合的操作（添加和移除）比较少的话，就是SortedList了

SortedSet，SortedDictioanry

SortedSet类似于HashSet，但略有不同的是，SortedSet是有序排列，SortedSet内部实现应该是所有集合中最复杂，是依靠红黑树的原理实现。

SortedDictioanry和Dictionary的区别与HashSet和SortedSet的区别基本一致，因为SortedDictioanry内部本身就是依靠SortedSet实现的，并且SortDictionary内部顺序是以key的顺序为排列的

public SortedDictionary(IDictionary<TKey,TValue> dictionary, IComparer<TKey> comparer) {
          if( dictionary == null) {
              ThrowHelper.ThrowArgumentNullException(ExceptionArgument.dictionary);
          }
 
          _set = new TreeSet<KeyValuePair<TKey, TValue>>(new KeyValuePairComparer(comparer));
 
          foreach(KeyValuePair<TKey, TValue> pair in dictionary) {
              _set.Add(pair);
          }            
      }

LinkedList，Stack，Queue

这3个集合我就不多做解释，完全按这几个基础数据结构的原理来实现。不过Stack，Queue内部采用数组实现，所以也要注意初始化时提供一个恰当的容量啊