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C# 不可变集合使用方法 C#如何使用Immutable Collections

畫卷琴夢

畫卷琴夢

发布时间:2026-01-30 10:43:10

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来源于php中文网

原创

ImmutableList 初始化必须一步到位,常用ImmutableList.Create()创建空或带初始值的实例;Add等操作返回新实例而非修改原集合;频繁修改应使用ToBuilder()提升性能。

c# 不可变集合使用方法 c#如何使用immutable collections

ImmutableList 和 ImmutableList.Create() 怎么初始化

不可变集合一旦创建就不能修改,所以初始化必须一步到位。最常用的是 ImmutableList.Create() 静态工厂方法,它返回一个空的、线程安全的不可变列表;传入元素则直接构建带初始值的实例。

注意:不能用 new ImmutableList() —— 它是抽象类,没有公开构造函数。

  • var list = ImmutableList.Empty:获取空实例,比反复调用 Create() 更轻量
  • var list = ImmutableList.Create(1, 2, 3):内部会优化为紧凑结构,适合小数据量
  • 大数据量建议用 ImmutableList.ToImmutableList() 从现有 IEnumerable 转换,避免多次 Add() 造成中间对象堆积

为什么 Add() 不改变原集合,而返回新实例

这是不可变性的核心机制:Add()Remove()SetItem() 等所有“修改”方法都返回新集合,原实例完全不变。这保证了多线程读取安全,也支持函数式链式操作。

常见错误是忽略返回值:list.Add(4); 这行代码执行后 list 仍是旧的,新增元素被丢弃。

  • 正确写法:list = list.Add(4)var newList = list.Add(4)
  • 链式调用可行:list.Add(4).Remove(1).SetItem(0, 99),每步都生成新快照
  • 性能提示:频繁单步更新(如循环中反复 Add)会产生大量中间对象,应改用 Builder 模式

ImmutableList.ToBuilder() 的使用时机和代价

当需要多次增删改时,直接链式调用 Add() 效率低,因为每次都会复制底层结构。此时应先转成 ImmutableList.Builder,操作完再调用 ToImmutable() 一次性生成最终不可变实例。

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Builder 是可变的、非线程安全的临时容器,内部用数组实现,接近 List 的性能。

  • 适用场景:批量构建、算法中需多次调整集合内容(如递归处理树节点)
  • 注意点:builder 不是线程安全的,不能跨线程共享
  • 别忘了最后调用 builder.ToImmutable(),否则拿不到不可变结果
  • 示例:
    var builder = ImmutableList.CreateBuilder();
    for (int i = 0; i < 1000; i++) builder.Add(i * 2);
    var result = builder.ToImmutable();

引用相等 vs 值相等:Equals() 和 == 判断逻辑

不可变集合重写了 Equals()GetHashCode(),默认按元素值逐个比较(即值相等),不是引用相等。但 == 运算符未重载,仍走引用比较 —— 这点极易踩坑。

  • 判断内容是否相同,必须用 .Equals(other)ImmutableList.IsValueEqual(a, b)
  • a == b 只有在两个变量指向同一实例时才为 true,即使内容完全一样也返回 false
  • 序列化/缓存场景下,若依赖哈希表(如 Dictionary, string>),值相等性已由 GetHashCode() 保障,无需额外处理

真正难察觉的是调试时看“值相同就以为 == 成立”,结果逻辑分支没进对 —— 记住:只要用了不可变集合,一律用 .Equals() 做内容判等。

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