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C#性能优化技巧：利用Lazy＜T＞实现集合元素的延迟加载

article 2025/1/22 8:24:54

一、C#中的Lazy

C#中的Lazy<T>是一个泛型类，它实现了延迟加载（Lazy Initialization）的功能。延迟加载是指对象的创建被推迟，直到第一次被使用时才进行实例化。这对于大型或资源密集型对象的性能优化非常有用，因为它可以避免不必要的初始化和资源消耗。

二、Lazy与集合结合使用实现延迟加载

Lazy<T>可以与集合结合使用，以实现集合元素的延迟加载。这通常用于那些初始化代价较高或不需要立即初始化的集合元素。以下是实现这一功能的步骤和示例：

声明Lazy集合：

首先需要声明一个Lazy<T>类型的集合，其中T是集合元素的类型。这个集合将包含延迟加载的元素。
```
Lazy<List<ExpensiveObject>> lazyObjectList = new Lazy<List<ExpensiveObject>>(() => CreateExpensiveObjectList());
```
在这个例子中，ExpensiveObject是一个大型或资源密集型的对象，CreateExpensiveObjectList是一个返回List<ExpensiveObject>的方法，该方法包含创建和初始化这些对象的逻辑。
访问Lazy集合：

需要访问集合中的元素时，可以通过Lazy<T>实例的Value属性来获取集合。这是第一次访问时，集合的元素才会被创建和初始化。
```
List<ExpensiveObject> objectList = lazyObjectList.Value;
```
在这个例子中，第一次访问lazyObjectList.Value时，CreateExpensiveObjectList方法会被调用，并且返回一个List<ExpensiveObject>实例。之后的所有访问都将返回这个已经创建的实例，而不会再次调用CreateExpensiveObjectList方法。
线程安全性：

默认情况下，Lazy<T>是线程安全的。这意味着在多线程环境中，只有一个线程会执行初始化代码，从而避免不必要的资源消耗和竞争条件。然而，也可以通过指定LazyThreadSafetyMode枚举值来自定义线程安全行为。
```
Lazy<List<ExpensiveObject>> lazyObjectList = new Lazy<List<ExpensiveObject>>(() => CreateExpensiveObjectList(), LazyThreadSafetyMode.ExecutionAndPublication);
```
在这个例子中，我们指定了LazyThreadSafetyMode.ExecutionAndPublication模式，这保证了初始化过程和发布过程都是线程安全的。

三、示例代码

以下是一个完整的示例代码，展示了如何使用Lazy<T>与集合结合实现延迟加载：

using System;
using System.Collections.Generic;

class ExpensiveObject
{
    public ExpensiveObject()
    {
        // 模拟一个初始化代价很昂贵的操作
        Console.WriteLine("Expensive object initialized.");
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 使用Lazy<T>创建一个延迟加载的集合
        Lazy<List<ExpensiveObject>> lazyObjectList = new Lazy<List<ExpensiveObject>>(() => CreateExpensiveObjectList());

        // 在需要时访问集合
        Console.WriteLine("访问list...");
        List<ExpensiveObject> objectList = lazyObjectList.Value;

        // 使用集合中的元素
        foreach (var obj in objectList)
        {
            // 这里可以对obj进行操作
        }

        Console.ReadKey();
    }

    static List<ExpensiveObject> CreateExpensiveObjectList()
    {
        // 创建一个包含多个ExpensiveObject的列表
        List<ExpensiveObject> list = new List<ExpensiveObject>();
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            list.Add(new ExpensiveObject());
        }
        return list;
    }
}