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C#开发训练营

第11课：数组与集合(2)

本课继续讨论集合相关类型，包括Dictionary、ConcurrentDictionary类，以及tPair和tPairList类的封装。

Dictionary泛型类

Dictionary泛型类用于处理“键/值”对应的集合，也就是集合中的元素由“键（Key）”和“值（Value）”组成；在使用Dictionary泛型类时，可以指定键和值的类型，如下面的代码演示了Dictionary的基本应用，其中键和值的类型都定义为string类型。

C#
using System;
using System.Collections.Generic;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();
        dict.Add("Earth", "地球");
        dict.Add("Mars", "火星");
        dict.Add("Jupiter", "木星");
        foreach(string key in dict.Keys)
        {
            tWeb.WriteLine(key + " : " + dict[key]);
        }
    }
}

代码执行结果如图1。

图1

使用Dictionary类时，类型结构为<键类型，值类型>。本例中的Add()方法用于添加元素，其中，参数一为键，参数二为值。访问元素时，可以使用Keys属性获取所有键名，然后以键为索引访问元素的值。

同时获取元素的键和值时，可以通过KeyValuePair结构实现，如下面的代码。

C#
using System;
using System.Collections.Generic;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();
        dict.Add("Earth", "地球");
        dict.Add("Mars", "火星");
        dict.Add("Jupiter", "木星");
        foreach (KeyValuePair<string, string> item in dict)
        {
            tWeb.WriteLine(item.Key + " : " + item.Value);
        }
    }
}

代码执行结果与图1相同。

下面是Dictionary泛型类的常用属性。

  • Count属性，返回集合中的元素数量。
  • Keys属性，返回元素的键组成的集合。
  • Values属性，返回元素的值组成的集合。

下面是Dictionary泛型类的常用方法。

  • Add(key,value)方法，向集合添加元素。
  • Clear()方法，清除集合中的所有元素。
  • ContainsKey(key)方法，判断指定的键是否存在，存在时返回true，否则返回false。
  • ContainsValue(value)方法，判断指定的值是否存在，存在时返回true，否则返回false。
  • Remove(key)方法，删除指定键名的元素，元素存在并删除时返回true，否则返回false。
  • TryGetValue(TKey key, out TValue value)方法，尝试获取指定键名的元素的值，参数一指定键名，如果元素存在，则由参数二带出元素的值，方法返回true；如果指定键名的元素不存在，则方法返回false。

此外，还可以使用SortedList或SortedDictionary泛型类处理“键/值”集合，集合中的元素会通过“键”进行排序，对象的操作与Dictionary类型相似。下面的代码演示了SortedList类的基本应用。

C#
using System;
using System.Collections.Generic;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        SortedList<int,string> lst = new SortedList<int, string>();
        lst.Add(2, "ccc");
        lst.Add(0, "aaa");
        lst.Add(1, "bbb");
        foreach(KeyValuePair<int,string> pair in lst)
        {
            tWeb.WriteLine(pair.Key + " : " + pair.Value);
        }
    }
}

代码中，在向lst对象添加集合元素时，并没有按“键”顺序操作，但在对象的内部会按“键”排列元素；通过foreach语句访问所有元素时可以看到已按“键”排序的结果，如图2。

图2

ConcurrentDictionary泛型类

应用中，特别是有并发操作的应用中，如果需要维护一个全局的集合，就必须考虑并发操作中的线程安全问题。从.NET Framework 4.0开始，新增了System.Collections.Concurrent命名空间，定义了一系列的线程安全集合类型，本节主要讨论如何使用ConcurrentDictionary类操作线程安全的字典集合。

ConcurrentDictionary类中定义了与Dictionary类相同的成员，如：

  • Count，返回元素的数量。
  • Keys，返回所有“键”组成的集合。
  • Values，返回所有“值”组成的集合。
  • 索引器，可以使用“键”作为索引访问相应的“值”。
  • Clear()方法，清除所有元素。
  • ContainsKey(k)方法，当键k存在是返回true，否则返回false。

下面的代码演示了ConcurrentDictionary类的基本应用。

C#
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Collections.Concurrent;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        ConcurrentDictionary<string, string> dict =
            new ConcurrentDictionary<string, string>();
        dict["key1"] = "value1";
        dict["key2"] = "value2";
        dict.AddOrUpdate("key1", "value3", (k, v) => "value3");
        //
        foreach (KeyValuePair<string, string> pair in dict)
        {
            tWeb.WriteLine(pair.Key + " : " + pair.Value);
        }
    }
}

代码执行结果如图3。

图3

本例，首先创建了一个ConcurrentDictionary对象，其中“键”和“值”都是定义为string类型；然后通过索引器添加了两个元素，分别是“key1/value1”和“key2/value2”。接下来使用了AddOrUpdate()方法，其功能是对于不存在的键会添加新元素，对于已存在的键则按指定的规则更新元素数据，并返回并的数据。

AddOrUpdate()方法用于更新key1键中的数据，方法使用了三个参数，参数一指定添加或修改数据的键名，参数二指定键不存在时添加的新值，参数三使用了委托类型，指定当键存在时的数据更新规则；代码中，直接将key1元素的数据指定为value3，此外，委托中的参数分别表示已存在元素的键和值，如时更新数据与原数据相关时，可以参考如下代码。

C#
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Collections.Concurrent;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        ConcurrentDictionary<string, string> dict =
            new ConcurrentDictionary<string, string>();
        dict["key1"] = "value1";
        dict["key2"] = "value2";
        dict.AddOrUpdate("key1", "value3", (k, v) => v + ",update");
        //
        foreach (KeyValuePair<string, string> pair in dict)
        {
            tWeb.WriteLine(pair.Key + " : " + pair.Value);
        }
    }
}

代码执行结果如图4。

图4

下面再了解一些ConcurrentDictionary类中的常用方法，首先是GetOrAdd()方法，其中，参数一指定“键”，参数二指定“值”；当“键”存在时，返回元素的“值”，如果“键”不存在，则添加新的元素。下面的代码演示了GetOrAdd()方法的应用。

C#
using System;
using System.Collections.Concurrent;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        ConcurrentDictionary<string, string> dict =
            new ConcurrentDictionary<string, string>();
        string value = dict.GetOrAdd("key1", "value1");
        tWeb.WriteLine(value);
        value = dict.GetOrAdd("key1", "");
        tWeb.WriteLine(value);
    }
}

本例，第一次调用GetOrAdd()方法时，键key1不存在，会添加“key1/value1”元素到字典；第二次调用GetOrAdd()方法，键key1已存在，会返回其值value1。

ToArray()方法一个KeyValuePair数组，包含了字典中的所有“键/值”对，下面的代码演示了ToArray()方法的应用。

C#
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Collections.Concurrent;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        ConcurrentDictionary<string, string> dict =
            new ConcurrentDictionary<string, string>();
        dict["key1"] = "value1";
        dict["key2"] = "value2";
        dict["key3"] = "value3";
        var arr = dict.ToArray();
        for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
        {
            tWeb.WriteLine(arr[i].Key + " : " + arr[i].Value);
        }
    }
}

代码执行结果如图5。

图5

ConcurrentDictionary类中还有一些基本的元素操作方法，如：

  • TryAdd (TKey key, TValue value)方法，成功添加“key/value”元素时返回true，添加失败或key已存在时返回false。
  • TryGetValue (TKey key, out TValue value)方法，当字典中存在键key，则通过输出参数value返回元素的值，方法返回true；如果键key不存在，方法返回false。
  • TryRemove (TKey key, out TValue value)方法，
  • TryUpdate (TKey key, TValue newValue, TValue comparisonValue)方法，如果字典中的key有对应的comparisonValue，则将其修改newValue。成功修改时返回true，否则返回false。

下面的代码演示了TryRemove()方法的应用。

C#
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Collections.Concurrent;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        ConcurrentDictionary<string, string> dict =
            new ConcurrentDictionary<string, string>();
        dict["key1"] = "value1";
        dict["key2"] = "value2";
        string value;
        //
        tWeb.WriteLine(dict.TryRemove("key1",out value));
        tWeb.WriteLine(value);
        //
        tWeb.WriteLine(dict.TryRemove("key3", out value));
        tWeb.WriteLine(value == null);
    }
}

代码执行结果如图6。

图6

代码中首先定义了字典对象并添加了两个元素。第一个输出用于删除键为key1的元素，此元素存在方法会返回true，输出参数会带出删除元素的值value1（第二个输出），第三个输出是删除键key3的结果，由于元素不存在则方法返回false，输出参数带出的结果为null，第四个输出显示了方法带出结果与null值的比较结果。

下面的代码演示了TryUpdate()方法的应用。

C#
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Collections.Concurrent;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        ConcurrentDictionary<string, string> dict =
            new ConcurrentDictionary<string, string>();
        dict["key1"] = "value1";
        dict["key2"] = "value2";
        //
        tWeb.WriteLine(dict.TryUpdate("key1","valueA","value1"));
        tWeb.WriteLine(dict.TryUpdate("key2","valueB","value"));
        tWeb.WriteLine(dict.TryUpdate("key3", "valueC", "value"));
    }
}

执行代码会显示True、False、False。第一个输出，元素“key1/value1”存在，会将其值修改为valueA，方法返回true。第二个输出，键key2存在，但对应的值不是value，更新失败，方法返回false。第三个输出，键key3不存在，方法同样返回false。

tPair和tPairList类

在.NET Framework类库中，System.Collections、System.Collections.Generic和System.Collections.Concurrent等命名空间中包含了大量的集合处理类型，如数组、列表、栈（Stack）、队列（Queue）等；应用开发中，我们还可以根据需要创建自己的集合类型，这也是本节将要完成的工作。

tPair类

首先是tPair类，其功能比较简单，它表示一个“键/值”对象，并定义了常用类型的转换方法，如下面的代码（/app_code/data/base/tPair.cs）。

C#
using System;

public class tPair
{
    public string Name { get; set; }
    public object Value { get; set; }
    //
    public static tPair Get(string sName="",object oValue = null)
    {
        return new tPair() { Name = sName, Value = oValue };
    }
    //
    public int GetInt() { return tInt.Parse(Value); }
    public long GetLng() { return tLng.Parse(Value); }
    public float GetSng() { return tSng.Parse(Value); }
    public double GetDbl() { return tDbl.Parse(Value); }
    public decimal GetDec() { return tDec.Parse(Value); }
    public string GetStr() { return tStr.Parse(Value); }
    public bool GetBool() { return tBool.Parse(Value); }
    public DateTime GetDate() { return tDate.Parse(Value); }
}

tPair类中定义了Name和Value属性，分别表示数据名称和数据的值中；构造函数中，数据名称的默认值为空字符串，数据值的默认值为null；此外，在一系列类型转换方法中，调用了封装的对应类型的Parse()方法，将Value属性直接转换为对应的类型，转换失败时会返回相应类型的默认值。

tPairList类

tPairList类用于处理tPair对象组成的集合，实现为List<tPair>的子类，基本定义如下（/app_code/data/base/tPairList.cs）。

C#
using System;
using System.Collections.Generic;

public class tPairList : List<tPair>
{
    public tPairList()
    {
    }
    //
    public static tPairList Get(params tPair[] e)
    {
        tPairList pl = new tPairList();
        pl.AddRange(e);
        return pl;
    }
    // 其它代码…
}

代码中除了无参数的构造函数，还定义了Get()静态方法，可以通过若干个tPair对象创建tPairList对象。

tPairList类继承于List<tPair>类，除了继承List泛型类的操作成员，还可以根据需要进行扩展，如下面的Add()方法。

C#
//
public void Add(string sName,object oValue)
{ 
    Add(tPair.Get(sName,oValue)); 
}
//
public void Add(params tPair[] p)
{
    AddRange(p);
}

第一个Add()方法，使用数据名称和数据值添加一个列表元素；第二个Add()方法，可以将若干个tPair对象添加为列表对象。

此外，在tPairList类中还定义了如下操作方法。

C#
public int Find(string sName)
{
    for(int i = 0; i < Count; i++)
    {
        if (this[i].Name == sName) 
            return i;
    }
    return -1;
}
//
public bool Exists(string sName)
{
    for (int i = 0; i < Count; i++)
    {
        if (this[i].Name == sName)
            return true;
    }
    return false;
}
//
public tPair GetPair(string sName)
{
    for (int i = 0; i < Count; i++)
    {
        if (this[i].Name == sName)
            return this[i];
    }
    return tPair.Get();
}

代码中，Find()方法通过数据名查询列表元素，找到后返回索引值，没有找到时返回-1。Exists()方法判断指定数据名的元素是否存在，存在时返回true，否则返回false。GetPair()方法则通过数据名返回列表元素，没有找到时返回空的tPair对象，而不是null。

tPairList和tPair类的应用特点是，tPair对象表示的数据包含了数据名称和数据的值，并可以方便地转换为各种常用的数据类型；而对于tPairList列表，可以按照数值索引读取元素，方便操作tPair对象的有序集合。

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