深入探討List<>中的一個姿勢。

距離上一篇博文，差不多兩年了。終於憋出來了一篇。[手動滑稽]

List<>是c#中很常見的一種集合形式，近期在閱讀c#源碼時，發現了一個很有意思的定義：

    [DebuggerTypeProxy(typeof(Mscorlib_CollectionDebugView<>))]
    [DebuggerDisplay("Count = {Count}")]
    [Serializable]
    public class List<T> : IList<T>, System.Collections.IList, IReadOnlyList<T>
    {
        private const int _defaultCapacity = 4;
 
        private T[] _items;
        [ContractPublicPropertyName("Count")]
        private int _size;
        private int _version;
        [NonSerialized]
        private Object _syncRoot;
        
        static readonly T[]  _emptyArray = new T[0];        
            
        // Constructs a List. The list is initially empty and has a capacity
        // of zero. Upon adding the first element to the list the capacity is
        // increased to 16, and then increased in multiples of two as required.
        public List() {
            _items = _emptyArray;
        }
    }
    ...
    ...
    ...
    private void EnsureCapacity(int min) {
        if (_items.Length < min) {
            int newCapacity = _items.Length == 0? _defaultCapacity : _items.Length * 2;
            if ((uint)newCapacity > Array.MaxArrayLength) newCapacity = Array.MaxArrayLength;
            if (newCapacity < min) newCapacity = min;
            Capacity = newCapacity;
        }
    }

咦，_defaultCapacity = 4， _items.Length * 2。抱着懷疑的態度，有了以下這一篇文章。

defaultCapacity=4？

帶着懷疑的態度，我們新建一個Console程序，Debug一下。

var list = new List<int>();
Console.WriteLine(list.Capacity);

---

運行結果：
圖片：

...怎么是0呢？一定是我打開的姿勢不對，再看一下源碼。發現：

static readonly T[]  _emptyArray = new T[0];
...
...
public List() {
     _items = _emptyArray;
}

哦，這就對了，初始化時候當然是0。那這個_defaultCapacity有何用？繼續看源碼。

 if (_items.Length < min) {
    int newCapacity = _items.Length == 0? _defaultCapacity : _items.Length * 2;

發現這個三元表達式，為什么要這樣做呢？翻了一下google，發現了這樣一段文字：

List實例化一個List對象時，Framework只是在內存中申請了一塊內存存放List對象本身，系統此時並不知道List會有多少個item元素及元素本身大小。當List添加了第一個item時，List會申請能存儲4個item元素的存儲空間，此時Capacity是4，當我們添加第五個item時，此時的Capacity就會變成8。也就是當List發現元素的總數大於Capacity數量時，會主動申請且重新分配內存，每次申請的內存數量是之前item數量的兩倍。然后將之前所有的item元素復制到新內存。

上面的測試，Capacity=0已經證明了上述這段話的

List實例化一個List對象時，Framework只是在內存中申請了一塊內存存放List對象本身，系統此時並不知道List會有多少個item元素及元素本身大小。

接下來我們證明

當List添加了第一個item時，List會申請能存儲4個item元素的存儲空間，此時Capacity是4
圖片：

RT，接下來，我們證明

我們添加第五個item時，此時的Capacity就會變成8。
圖片：

RT，的確是這樣。
那是否我們得出一個結論，因為不定長的List在Add的時候，頻繁的重新申請、分配內存、復制到新內存，效率是否還可以再提升一下呢？
我們先試一下

for (int i = 0; i < count; i++)
{
    var listA = new List<int>(10);
    listA.Add(i);
}

循環次數	定長長度	運行時間
100	0	144
100	5	23
100	6	49
100	7	45
100	8	73
100	9	21
100	10	22

運行結果：注定長為0表示未設置List長度

循環次數	定長長度	運行時間
10000	0	3741
10000	5	3934
10000	6	4258
10000	7	4013
10000	8	4830
10000	9	4159
10000	10	2370

好吃鯨...為啥9和10差距這么多。。。
我們加大循環次數。結果：

循環次數	定長長度	運行時間
1000000	0	317590
1000000	5	263378
1000000	6	150444
1000000	7	157317
1000000	8	139041
1000000	9	124714
1000000	10	120547

隨着循環次數、定長的增加，可以看出，頻繁的重新申請、分配內存、復制到新內存，是很耗費時間和性能的。
在以后的工作中，如果有頻繁的List.Add,特別是循環Add，不妨考慮一下給List設置一個定長。