.net源码分析 – List

通过分析源码可以更好理解List的工作方式，帮助我们写出更稳定的代码。

List源码地址: https://github.com/dotnet/corefx/blob/master/src/System.Collections/src/System/Collections/Generic/List.cs。

接口

List实现的接口：IList, IList, IReadOnlyList

其实.net framework经过多代发展，List的接口确实是有点多了，添加新功能时为了兼容老功能，一些旧的接口又不能丢掉，所以看上去有点复杂。先把这些接口捋一下：

IEnumerator是枚举器接口，拥有枚举元素的功能，成员有Current, MoveNext, Reset，这三个函数可以使集合支持遍历。

IEnumerable是支持枚举接口，实现这接口表示支持遍历，成员就是上面的IEnumerator。

ICollection是集合接口，支持着集合的Count属性和CopyTo操作，另外还有同步的属性IsSynchronized（判断是否线程安全）和SyncRoot（lock的对象）。

IList是集合的操作接口，支持索引器，Add, Remove, Insert, Contains等操作。

泛型部分基本是上面这些接口的泛型实现，不过IList的一些操作放到ICollection里了，可能微软也觉得对于集合的一些操作放到ICollection更合理吧。

IReadOnlyCollection是.net 4.5加进来的，可以认为是IList的只读版。

变量

 1 private const int _defaultCapacity = 4;
 2 
 3 private T[] _items;
 4 
 5 private int _size;
 6 
 7 private int _version;
 8 
 9 private Object _syncRoot;
10 
11 static readonly T[] _emptyArray = new T[0];

_defaultCapacity意思是new List时默认大小是4。

_items就是存List元素的数组了，List也是基于数组实现的。

_size指元素个数。

_version看字面意思是版本，具体用处下面看，与遍历集合时经常碰到的集合被修改异常有关。

_syncRoot上面有说到，内置的用于lock的对象，如果在多线程时只是操作这个集合就可以lock这个来保证线程安全，当然一般来说这个是内部用的，虽然对List本身来说没什么用，这个不取的话是不会把对象new出来的，对于锁我们更常用的是在外面new一个readonly的object。

emptyArray这是个静态只读的空数组，所有没有元素的List都是用这个，所以两个List的_items其实是一样的，都是这个_emptyArray。

构造函数

有三个构造函数

1 public List()
2 {
3     _items = _emptyArray;
4 }

最常用的，_items直接指向静态空数组。

 1 public List(int capacity)
 2 {
 3     if (capacity < 0) throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(capacity), capacity, SR.ArgumentOutOfRange_NeedNonNegNum);
 4     Contract.EndContractBlock();
 5 
 6     if (capacity == 0)
 7         _items = _emptyArray;
 8     else
 9         _items = new T[capacity];
10 }

可以通过capacity指定大小

 1 public List(IEnumerable collection)
 2 {
 3     if (collection == null)
 4         throw new ArgumentNullException(nameof(collection));
 5     Contract.EndContractBlock();
 6 
 7     ICollection c = collection as ICollection;
 8     if (c != null)
 9     {
10         int count = c.Count;
11         if (count == 0)
12         {
13             _items = _emptyArray;
14         }
15         else
16         {
17             _items = new T[count];
18             c.CopyTo(_items, 0);
19             _size = count;
20         }
21     }
22     else
23     {
24         _size = 0;
25         _items = _emptyArray;
26         // This enumerable could be empty.  Let Add allocate a new array, if needed.
27         // Note it will also go to _defaultCapacity first, not 1, then 2, etc.
28 
29         using (IEnumerator en = collection.GetEnumerator())
30         {
31             while (en.MoveNext())
32             {
33                 Add(en.Current);
34             }
35         }
36     }
37 }

初始添加一个集合， 先看是否是ICollection，看上面知道这个接口有Copy的功能，copy到_items里。如果不是ICollection，不过由于是IEnumerable，所以可以遍历，一个一个加到_items里。

属性

Count 返回的是_size，这个是元素的实际个数，不是数组大小。

IsSynchronized是false，表示并非用SyncRoot 来实现同步。List不是线程安全，需要我们自己用锁搞定，

IsReadOnly也是false, 那为什么要继承IReadOnlyList呢，是为了提供一个转换成只读List的机会，比如有的方法不希望传进来的List可以修改，就可以把参数设成IReadOnlyList。

 1 Object System.Collections.ICollection.SyncRoot
 2 {
 3     get
 4     {
 5         if (_syncRoot == null)
 6         {
 7             System.Threading.Interlocked.CompareExchange