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C#怎么使用Immutable集合 C#不可变集合库使用指南

畫卷琴夢

畫卷琴夢

发布时间:2025-12-12 22:12:07

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来源于php中文网

原创

C#中使用Immutable集合需引用System.Collections.Immutable命名空间,通过静态工厂方法创建实例,所有修改操作返回新实例;支持Builder模式批量高效变更。

c#怎么使用immutable集合 c#不可变集合库使用指南

在C#中使用Immutable集合,核心是引用System.Collections.Immutable命名空间,并通过静态工厂方法(如ImmutableList.Create())创建实例——因为不可变集合一旦创建就不能修改,所有“添加”“删除”操作都会返回新实例。

安装与引入不可变集合库

从.NET Core 2.0 / .NET Standard 2.0起,该库已内置于运行时;若用较老版本(如.NET Framework 4.5+),需手动安装NuGet包:

  • 包名:System.Collections.Immutable
  • 安装命令:dotnet add package System.Collections.Immutable 或通过VS NuGet界面搜索添加
  • 代码顶部加上:using System.Collections.Immutable;

常用不可变集合类型及创建方式

最常用的是ImmutableListImmutableHashSetImmutableDictionaryImmutableArray。它们都无公共构造函数,必须用静态方法创建:

  • var list = ImmutableList.Create(1, 2, 3);
  • var set = ImmutableHashSet.Create("a", "b");
  • var dict = ImmutableDictionary.CreateRange(new[] { new KeyValuePair("x", 10) });
  • var arr = ImmutableArray.Create(10, 20, 30); // 性能最优,适合只读高频访问

修改操作:返回新实例,原对象不变

调用AddRemoveSetItem等方法不会改变原集合,而是返回一个逻辑上“修改后”的新实例:

  • var newList = list.Add(4); // list仍为{1,2,3},newList为{1,2,3,4}
  • var updated = dict.SetItem("y", 20); // dict未变,updated包含新键值对
  • 可链式调用:list.Add(4).Remove(1).ToImmutableList()

注意:多次小修改会创建多个中间对象,如需批量变更,优先用Builder模式(见下一条)。

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高效批量修改:用Builder暂存变更

对需要多次增删的场景,直接链式调用效率低。应先获取Builder,累积修改后再一次性生成最终不可变实例:

  • var builder = list.ToBuilder();
  • builder.Add(4); builder.Remove(1); builder[0] = 99;
  • var final = builder.ToImmutable(); // 仅此处触发实际构建

Builder本质是可变的临时容器,避免了重复分配不可变结构的开销,适合循环中累积操作。

基本上就这些。用好Immutable集合的关键是理解“值语义”和“结构共享”——内部通过树或增量快照实现高效复制,既保证线程安全,又不牺牲太多性能。

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