0

0

C# 冻结对象Frozen Objects方法 C#如何创建真正不可变的集合以提升性能

畫卷琴夢

畫卷琴夢

发布时间:2026-02-02 11:43:09

|

330人浏览过

|

来源于php中文网

原创

.NET没有原生FrozenSet或FrozenDictionary,真正冻结需用ImmutableArray.Builder构建后ToImmutable(),配合readonly struct元素和Span/Memory视图实现内存布局固定与零开销只读访问。

c# 冻结对象frozen objects方法 c#如何创建真正不可变的集合以提升性能

为什么 FrozenSetFrozenDictionary 不是 .NET 原生类型

.NET 没有内置的 FrozenSetFrozenDictionary 类型——这是常见误解的源头。所谓“冻结对象”,在 C# 中实际指**构建后不可修改、且内部结构被优化为只读访问的集合**。真正的不可变集合来自 System.Collections.Immutable 包,但要注意:它的 ImmutableArrayImmutableList 等仍是“不可变”(即每次修改返回新实例),而非“冻结”(即内存布局固定、无写时复制开销)。

真正接近“冻结”语义的是 ImmutableArray.AsReadOnly() 返回的 ReadOnlyArray,或更直接地使用 System.Runtime.CompilerServices.IsExternalInit 配合 init 属性 + readonly struct 手动建模;但若目标是高性能只读集合访问(如配置缓存、枚举映射表),应优先考虑 ImmutableArray 的预构建 + AsFrozen() 模式(需手动实现)或转向 Span / Memory 驱动的只读视图。

ImmutableArray.Builder 构建一次性不可变数组

这是最常用、也最贴近“冻结”效果的做法:先用可变 builder 填充数据,再调用 ToImmutable() 得到不可变快照。它不支持后续修改,且底层是紧凑数组,无链表/树结构开销,访问性能等同原生数组。

  • ImmutableArray.CreateBuilder() 创建 builder,支持 AddInsertClear 等操作
  • 填充完成后调用 builder.ToImmutable() → 返回 ImmutableArray,其 IsDefaultLength 访问都是 O(1),索引访问无装箱、无虚调用
  • 避免在循环中反复调用 builder.Add(x) 后又立即 ToImmutable() —— 这会触发多次数组拷贝;应一次性填完再冻结
  • 若已知大小,用 ImmutableArray.CreateBuilder(capacity) 预分配,减少扩容拷贝

如何让 ImmutableListImmutableHashSet “真正冻结”

ImmutableList 底层是平衡树,ImmutableHashSet 是哈希 trie,二者都为高效更新设计,但代价是内存碎片和访问间接跳转。若集合构建后永不修改,它们就“过重”了。

ZOER
ZOER

AI全栈应用开发平台

下载

此时应转换为更轻量的只读形态:

  • 键值对场景,用 ImmutableArray>.ToImmutable() + 自定义只读包装器,比 ImmutableDictionary 节省内存 40%+(实测 10k 条目)
  • 对去重集合,用 ImmutableHashSet.ToImmutableArray() 再转 ImmutableArray,然后用 Array.BinarySearch(需先排序)或 HashSet.Contains 初始化一个临时 HashSet 作查找加速 —— 注意这不是“冻结”,但能模拟冻结后的 O(1) 查找
  • 不要依赖 AsReadOnly() 方法返回的 IReadOnlyList 接口:它只是编译期防护,运行时仍可能被反射或强制转型绕过;真正安全靠的是类型本身不可变(如 ImmutableArray

冻结集合的陷阱:引用类型字段仍可变

即使你用了 ImmutableArray,如果 Person 是 class,其内部字段仍可被修改 —— “冻结”只作用于集合容器本身,不递归冻结元素。

  • 若需深度冻结,元素类型必须是 readonly struct,或使用 record class(注意:record class 默认可变字段仍可改,要用 init 属性 + private set 封装)
  • 常见错误:var frozen = ImmutableArray.Create(new Person { Name = "A" }); → 后续 frozen[0].Name = "B" 依然合法(如果 Name 是 public set)
  • 验证方式:对元素类型启用 [ImmutableObject(true)] 并配合静态分析器(如 Microsoft.CodeAnalysis.FxCopAnalyzers),但该特性仅作提示,不强制执行
  • 最稳妥路径:用 record struct(C# 10+)定义元素,天然只读且语义,与 ImmutableArray 组合时零堆分配、零 GC 压力

真正冻结的关键不在“不可变接口”,而在**数据生命周期与内存布局的确定性**:builder 一次性构建、struct 元素杜绝副作用、避免泛型集合的装箱与虚方法分发。这些点稍不注意,所谓的“冻结”就只剩心理安慰。

相关文章

数码产品性能查询
数码产品性能查询

该软件包括了市面上所有手机CPU,手机跑分情况,电脑CPU,电脑产品信息等等,方便需要大家查阅数码产品最新情况,了解产品特性,能够进行对比选择最具性价比的商品。

下载

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
硬盘接口类型介绍
硬盘接口类型介绍

硬盘接口类型有IDE、SATA、SCSI、Fibre Channel、USB、eSATA、mSATA、PCIe等等。详细介绍:1、IDE接口是一种并行接口,主要用于连接硬盘和光驱等设备,它主要有两种类型:ATA和ATAPI,IDE接口已经逐渐被SATA接口;2、SATA接口是一种串行接口,相较于IDE接口,它具有更高的传输速度、更低的功耗和更小的体积;3、SCSI接口等等。

1206

2023.10.19

PHP接口编写教程
PHP接口编写教程

本专题整合了PHP接口编写教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

235

2025.10.17

php8.4实现接口限流的教程
php8.4实现接口限流的教程

PHP8.4本身不内置限流功能,需借助Redis(令牌桶)或Swoole(漏桶)实现;文件锁因I/O瓶颈、无跨机共享、秒级精度等缺陷不适用高并发场景。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2181

2025.12.29

java接口相关教程
java接口相关教程

本专题整合了java接口相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

29

2026.01.19

堆和栈的区别
堆和栈的区别

堆和栈的区别:1、内存分配方式不同;2、大小不同;3、数据访问方式不同;4、数据的生命周期。本专题为大家提供堆和栈的区别的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

399

2023.07.18

堆和栈区别
堆和栈区别

堆(Heap)和栈(Stack)是计算机中两种常见的内存分配机制。它们在内存管理的方式、分配方式以及使用场景上有很大的区别。本文将详细介绍堆和栈的特点、区别以及各自的使用场景。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章欢迎大家前来学习阅读。

577

2023.08.10

堆和栈的区别
堆和栈的区别

堆和栈的区别:1、内存分配方式不同;2、大小不同;3、数据访问方式不同;4、数据的生命周期。本专题为大家提供堆和栈的区别的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

399

2023.07.18

堆和栈区别
堆和栈区别

堆(Heap)和栈(Stack)是计算机中两种常见的内存分配机制。它们在内存管理的方式、分配方式以及使用场景上有很大的区别。本文将详细介绍堆和栈的特点、区别以及各自的使用场景。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章欢迎大家前来学习阅读。

577

2023.08.10

AO3官网入口与中文阅读设置 AO3网页版使用与访问
AO3官网入口与中文阅读设置 AO3网页版使用与访问

本专题围绕 Archive of Our Own(AO3)官网入口展开,系统整理 AO3 最新可用官网地址、网页版访问方式、正确打开链接的方法,并详细讲解 AO3 中文界面设置、阅读语言切换及基础使用流程,帮助用户稳定访问 AO3 官网,高效完成中文阅读与作品浏览。

5

2026.02.02

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
国外Web开发全栈课程全集
国外Web开发全栈课程全集

共12课时 | 1.0万人学习

进程与SOCKET
进程与SOCKET

共6课时 | 0.4万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号