Dictionary<K,V> 与 List<T> 集合的区别及效率

我们要遍历一个集合，是用字典来存储还是用数组链表来存储。

1. 把基本概念

List<T>就是一个集合，它可以存储某种类型的列表 Dictionary<T1,T2>，我们俗称其为字典，他包含一个Key和与之对应的Value，其目的是能够根据Key迅速地找到Value，算法复杂度为O(1)。

2. Dictionary<T1,T2>和Hashtable的异同

首先很多人都认同一个观点，说Dictionary<T1,T2>是HashTable的泛型版本，这一点在大致上是正确的，可是当我们运行这样一段代码时，便可看出他们的不同：

 1             Dictionary<int, int> dic = new Dictionary<int, int>();
 2             dic.Add(1, 5);
 3             dic.Add(10, 3);
 4             dic.Add(2, 5);
 5             foreach (int key in dic.Keys)
 6             {
 7                 Console.WriteLine(key);
 8             }
 9 
10             Hashtable hashtable = new Hashtable();
11             hashtable.Add(1, 5);
12             hashtable.Add(10, 3);
13             hashtable.Add(2, 5);
14             foreach (object key in hashtable.Keys)
15             {
16                 Console.WriteLine(key.ToString());
17             }

Dictionary<T1,T2>是根据插入的顺序来遍历，但是Hashtable在插入时会打乱其位置。

并且我们在用Reflector看源码的时候也会发现Hashtable是线程安全的，而Dictionary明显不具备如此特性。

3. Dictionary<T1,T2>的存储原理

说到字典，我们就不能不说其存储结构，他会根据Key通过Hash计算来得到其应存放的虚拟内存地址，这也是在哈希表中Key必须唯一的原因，当我们按照Key进行查找时，首先就是根据Key计算出其所存放的虚拟内存地址，去对应的内存地址找数据，得到其Value。

这一点HashTable与其相同。

4. 问题提出

我们为了讨论遍历时Dictionary和List的效率，有个高人写了个代码，这是载图

很明显，LIST效率要好的多。

5. 问题剖析

同样是集合，为什么性能会有这样的差距。我们要从存储结构和操作系统的原理谈起。

首先我们清楚List<T>是对数组做了一层包装，我们在数据结构上称之为线性表，而线性表的概念是，在内存中的连续区域，除了首节点和尾节点外，每个节点都有着其唯一的前驱结点和后续节点。我们在这里关注的是连续这个概念。

而HashTable或者Dictionary，他是根据Key而根据Hash算法分析产生的内存地址，因此在宏观上是不连续的，虽然微软对其算法也进行了很大的优化。

由于这样的不连续，在遍历时，Dictionary必然会产生大量的内存换页操作，而List只需要进行最少的内存换页即可，这就是List和Dictionary在遍历时效率差异的根本原因。

6. 再谈Dictionary

也许很多人说，既然Dictionary如此强大，那么我们为什么不用Dictionary来代替一切集合呢？

在这里我们除了刚才的遍历问题，还要提到Dictionary的存储空间问题，在Dictionary中，除了要存储我们实际需要的Value外，还需要一个辅助变量Key，这就造成了内存空间的双重浪费。

而且在尾部插入时，List只需要在其原有的地址基础上向后延续存储即可，而Dictionary却需要经过复杂的Hash计算，这也是性能损耗的地方。