第三节:深度剖析各类数据结构(Array、List、Queue、Stack)及线程安全问题和yeild关键字

时间:2023-03-09 19:55:51
第三节:深度剖析各类数据结构(Array、List、Queue、Stack)及线程安全问题和yeild关键字

一. 各类数据结构比较及其线程安全问题

1. Array(数组):

  分配在连续内存中,不能随意扩展,数组中数值类型必须是一致的。数组的声明有两种形式:直接定义长度,然后赋值;直接赋值。

  缺点:插入数据慢。

  优点:性能高,数据再多性能也没有影响

  特别注意:Array不是线程安全,在多线程中需要配合锁机制来进行,如果不想使用锁,可以用ConcurrentStack这个线程安全的数组来替代Array。

  {
Console.WriteLine("---------------------------01 Array(数组)-----------------------------------");
//模式一:声明数组并指定长度
int[] array = new int[];
//数组的赋值通过下标来赋值
for (int i = ; i < array.Length; i++)
{
array[i] = i + ;
}
//数组的修改通过下标来修改
array[] = ;
//输出
for (int j = ; j < array.Length; j++)
{
Console.WriteLine(array[j]);
} //模式二:直接赋值
string[] array2 = new string[] { "二胖", "二狗" };
}

2. ArrayList(可变长度的数组)

  不必在声明的时候指定长度,即长度可变;可以存放不同的类型的元素。

  致命缺点:无论什么类型存到ArrayList中都变为object类型,使用的时候又被还原成原先的类型,所以它是类型不安全的,当值类型存入的时候,会发生装箱操作,变为object引用类型,而使用的时候,又将object类型拆箱,变为原先的值类型,这尼玛,你能忍?

  结论:不推荐使用,建议使用List代替!!

  特别注意:ArrayList不是线程安全,在多线程中需要配合锁机制来进行。

   {
Console.WriteLine("---------------------------02 ArrayList(可变长度的数组)-----------------------------------");
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.Add("二胖");
arrayList.Add("马茹");
arrayList.Add();
for (int i = ; i < arrayList.Count; i++)
{
Console.WriteLine(arrayList[i] + "类型为:" + arrayList[i].GetType());
}
}

3. List<T> (泛型集合) 推荐使用

  内部采用array实现,但没有拆箱和装箱的风险,是类型安全的

  特别注意:List<T>不是线程安全,在多线程中需要配合锁机制来进行,如果不想使用锁,可以用ConcurrentBag这个线程安全的数组来替代List<T>

 {
Console.WriteLine("---------------------------03 List<T> (泛型集合)-----------------------------------");
List<string> arrayList = new List<string>();
arrayList.Add("二胖");
arrayList.Add("马茹");
arrayList.Add("大胖");
//修改操作
arrayList[] = "葛帅";
//删除操作
//arrayList.RemoveAt(0);
for (int i = ; i < arrayList.Count; i++)
{
Console.WriteLine(arrayList[i]);
}
}

4. LinkedList<T> 链表

  在内存空间中存储的不一定是连续的,所以和数组最大的区别就是,无法用下标访问。

  优点:增加删除快,适用于经常增减节点的情况。

  缺点:无法用下标访问,查询慢,需要从头挨个找。

  特别注意:LinkedList<T>不是线程安全,在多线程中需要配合锁机制来进行。

{
Console.WriteLine("---------------------------04 ListLink<T> 链表-----------------------------------");
LinkedList<string> linkedList = new LinkedList<string>();
linkedList.AddFirst("二胖");
linkedList.AddLast("马茹"); var node1 = linkedList.Find("二胖");
linkedList.AddAfter(node1, "三胖");
//删除操作
linkedList.Remove(node1);
//查询操作
foreach (var item in linkedList)
{
Console.WriteLine(item);
}
}

5. Queue<T> 队列

  先进先出,入队(Enqueue)和出队(Dequeue)两个操作

  特别注意:Queue<T>不是线程安全,在多线程中需要配合锁机制来进行,如果不想使用锁,线程安全的队列为 ConcurrentQueue。

  实际应用场景:利用队列解决高并发问题(详见:http://www.cnblogs.com/yaopengfei/p/8322016.html)

  {
Console.WriteLine("---------------------------05 Queue<T> 队列-----------------------------------");
Queue<int> quereList = new Queue<int>();
//入队操作
for (int i = ; i < ; i++)
{
quereList.Enqueue(i + );
}
//出队操作
while (quereList.Count != )
{
Console.WriteLine(quereList.Dequeue());
}
}

6. Stack<T> 栈

  后进先出,入栈(push)和出栈(pop)两个操作

  特别注意:Stack<T>不是线程安全

  {
Console.WriteLine("---------------------------06 Stack<T> 栈-----------------------------------");
Stack<int> stackList = new Stack<int>();
//入栈操作
for (int i = ; i < ; i++)
{
stackList.Push(i + );
}
//出栈操作
while (stackList.Count != )
{
Console.WriteLine(stackList.Pop());
}
}

7. Hashtable

  典型的空间换时间,存储数据不能太多,但增删改查速度非常快。

  特别注意:Hashtable是线程安全的,不需要配合锁使用。

{
Console.WriteLine("---------------------------07 Hashtable-----------------------------------");
Hashtable tableList = new Hashtable();
//存储
tableList.Add("", "马茹");
tableList[""] = "二胖";
//查询
foreach (DictionaryEntry item in tableList)
{
Console.WriteLine("key:{0},value:{1}", item.Key.ToString(), item.Value.ToString());
}
}

8. Dictionary<K,T>字典 (泛型的Hashtable)

  增删改查速度非常快,可以用来代替实体只有id和另一个属性的时候,大幅度提升效率。

  特别注意:Dictionary<K,T>不是线程安全,在多线程中需要配合锁机制来进行,如果不想使用锁,线程安全的字典为 ConcurrentDictionary。

  {
Console.WriteLine("---------------------------08 Dictionary<K,T>字典-----------------------------------");
Dictionary<string, string> tableList = new Dictionary<string, string>();
//存储
tableList.Add("", "马茹");
tableList.Add("", "二胖");
tableList[""] = "三胖";
//查询
foreach (var item in tableList)
{
Console.WriteLine("key:{0},value:{1}", item.Key.ToString(), item.Value.ToString());
}
}

强调: 

以上8种类型,除了Hashtable是线程安全,其余都不是,都需要配合lock锁来进行,或者采用 ConcurrentXXX来替代。

详细的请见:http://www.cnblogs.com/yaopengfei/p/8322016.html

二. 四大接口比较

1. IEnumerable

  是最基本的一个接口,用于迭代使用,里面有GetEnumerator方法。

2. ICollection

  继承了IEnumerable接口,主要用于集合,内部有Count属性表示个数,像ArrayList、List、LinkedList均实现了该接口。

3. IList

  继承了IEnumerable 和 ICollection,实现IList接口的数据接口可以使用索引访问,表示在内存上是连续分配的,比如Array、List。

4. IQueryable

  这里主要和IEnumerable接口进行对比。

  Enumerable里实现方法的参数是Func委托,Queryable里实现的方法的参数是Expression表达式。

  实现IQueryable和IEnumabler均为延迟加载,但二者的实现方式不同,前者为迭代器模式,参数为Func委托,后者为Expression表达式目录树实现。

三. yield关键字

1. yield必须出现在IEunmerable中

2. yield是迭代器的状态机,能做到延迟查询,使用的时候才查询,可以实现按序加载

3. 例子

  测试一:在 “var data1 = y.yieldWay();”加一个断点,发现直接跳过,不能进入yieldWay方法中,而在“foreach (var item in data1)”加一个断点,第一次遍历的时候就进入了yieldWay方法中,说明了yield是延迟加载的,只有使用的时候才查询。

  测试二:对yieldWay和commonWay获取的数据进行遍历,通过控制台发现前者是一个一个输出,而后者是先一次性获取完,一下全部输出来,证明了yield可以做到按需加载,可以在foreach中加一个限制,比如该数据不满足>100就不输出。

     //*********************************  下面为对比普通返回值和使用yeild返回值的方法  ************************************************

        /// <summary>
/// 含yield返回值的方法
/// </summary>
/// <returns></returns>
public IEnumerable<int> yieldWay()
{
for (int i = ; i < ; i++)
{
yield return this.Get(i);
}
}
/// <summary>
/// 普通方法
/// </summary>
/// <returns></returns>
public IEnumerable<int> commonWay()
{
int[] intArray = new int[];
for (int i = ; i < ; i++)
{
intArray[i] = this.Get(i);
}
return intArray;
} /// <summary>
/// 一个获取数据的方法
/// </summary>
/// <param name="num"></param>
/// <returns></returns>
private int Get(int num)
{
Thread.Sleep();
return num * DateTime.Now.Second;
}
             Console.WriteLine("-----------------------下面是调用yield方法-----------------------");
yieldDemo y = new yieldDemo();
var data1 = y.yieldWay();
foreach (var item in data1)
{
Console.WriteLine(item);
}
Console.WriteLine("-----------------------下面是调用普通方法-----------------------");
var data2 = y.commonWay();
foreach (var item in data2)
{
Console.WriteLine(item);
}

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