В настоящей главе представлен обзор разнообразных пространств имен и типов коллекций (обобщенных и необобщенных), находящихся в библиотеках базовых классов .NET Core. Вы увидите, что обобщенные контейнеры часто превосходят свои необобщенные аналоги, поскольку они обычно обеспечивают лучшую безопасность в отношении типов и дают выигрыш в плане производительности. После того, как вы научитесь создавать и манипулировать обобщенными элементами внутри платформы, в оставшемся материале главы будет продемонстрировано создание собственных обобщенных методов и типов. Вы узнаете о роли ограничений (и соответствующего ключевого слова where языка С#), которые позволяют строить классы, в высшей степени безопасные в отношении типов.

Побудительные причины создания классов коллекций

Несомненно, самым элементарным контейнером, который допускается применять для хранения данных приложения, считается массив. В главе 4 вы узнали, что массив C# позволяет определить набор идентично типизированных элементов (в том числе массив элементов типа System.Object, по существу представляющий собой массив данных любых типов) с фиксированным верхним пределом. Кроме того, вспомните из главы 4, что все переменные массивов C# получают много функциональных возможностей от класса System.Array. В качестве краткого напоминания взгляните на следующий код, который создает массив текстовых данных и манипулирует его содержимым разными способами:

// Создать массив строковых данных.

string[] strArray = {"First", "Second", "Third" };

// Отобразить количество элементов в массиве с помощью свойства Length.

Console.WriteLine("This array has {0} items.", strArray.Length);

Console.WriteLine;

// Отобразить содержимое массива, используя перечислитель.

foreach (string s in strArray)

{

  Console.WriteLine("Array Entry: {0}", s);

}

Console.WriteLine;

// Обратить массив и снова вывести его содержимое.

Array.Reverse(strArray);

foreach (string s in strArray)

{

  Console.WriteLine("Array Entry: {0}", s);

}

Console.ReadLine;

Хотя базовые массивы могут быть удобными для управления небольшими объемами данных фиксированного размера, есть немало случаев, когда требуются более гибкие структуры данных, такие как динамически расширяющийся и сокращающийся контейнер или контейнер, который может хранить только объекты, удовлетворяющие заданному критерию (например, объекты, производные от специфичного базового класса, или объекты, реализующие определенный интерфейс). Когда вы используете простой массив, всегда помните о том, что он был создан с "фиксированным размером". Если вы создали массив из трех элементов, то вы и получите только три элемента; следовательно, представленный далее код даст в результате исключение времени выполнения (конкретно — IndexOutOfRangeException):

// Создать массив строковых данных.

string[] strArray = { "First", "Second", "Third" };

// Попытка добавить новый элемент в конец массива?

// Ошибка во время выполнения!

strArray[3] = "new item?";

...

На заметку! На самом деле изменять размер массива можно с применением обобщенного метода Resize. Однако такое действие приведет к копированию данных в новый объект массива и может оказаться неэффективным.

Чтобы помочь в преодолении ограничений простого массива, библиотеки базовых классов .NET Core поставляются с несколькими пространствами имен, которые содержат классы коллекций. В отличие от простого массива C# классы коллекций построены с возможностью динамического изменения своих размеров на лету по мере вставки либо удаления из них элементов. Более того, многие классы коллекций предлагают улучшенную безопасность в отношении типов и всерьез оптимизированы для обработки содержащихся внутри данных в манере, эффективной с точки зрения затрат памяти. В ходе чтения главы вы быстро заметите, что класс коллекции может принадлежать к одной из двух обширных категорий:

• необобщенные коллекции (в основном находящиеся в пространстве имен System.Collections);

• обобщенные коллекции (в основном находящиеся в пространстве имен System.Collections.Generic).