蛙蛙推荐：.net中的游标链表和普通链表对GC的影响

摘要：
对普通链表进行添加和删除操作，会创建和销毁对象，如果操作太频繁会对GC造成压力，而游标链表是事先分配好一个大数组，然后用数组的下标代替普通链表的引用指针，这样链表节点的添加删除，只是下标指向的改变，不会创建和销毁对象，相当于自己管理了内存，所以降低了GC的压力。
性能测试模型：
1、往链表里添加500w个int节点
2、把这500w个节点删除
3、重复1和2进行10次，分别记录各代gc回收次数，gc堆大小及执行时间。
性能测试结果
游标链表
err:0
gen:24,gen:15,gen:5
totalMemory:160217492
tack time:19358
.NET自带普通链表
gen:213,gen:125,gen:21
totalMemory:120221380
tack time:18024
性能测试结论：
对游标链表的频繁添加、删除操作引起的GC回收次数明显比普通链表要少的多，但游标链表因为使用了额外的数组记录空闲节点列表，所以占用内存大一些，由于每个标准操作的子步骤数比普通链表多一些，所以总体销号时间也稍大于普通链表，但不明显。
单元测试用例：
操作：
1、往链表的头上依次添加节点1,2,3加上默认的0节点共4个节点。
2、从链表的尾部连续删除两个节点
3、从链表的尾部开始，向前遍历节点，并打印节点数据
预期
输出数据2,3
单元测试结果：
通过
测试部分代码

class Program {
    static void Main(string[] args) {
        //UnitTest();

        const int max = 500*10000;
        Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();
        //TestLinkdList(max, 10); //这一句和下一句要分别测试，别同时测
        TestCursorList(max, 10);

        Console.WriteLine("gen:{0},gen:{1},gen:{2}",
            GC.CollectionCount(0),GC.CollectionCount(1),GC.CollectionCount(2));
        Console.WriteLine("totalMemory:{0}",GC.GetTotalMemory(false));
        Console.WriteLine("tack time:{0}",watch.ElapsedMilliseconds);
        Console.ReadKey();
    }

    private static void UnitTest() {
        CursorList<int> list = new CursorList<int>(3);
        list.AddHeader(1);
        list.AddHeader(2);
        list.AddHeader(3);
        list.RemoveTail();
        list.RemoveTail();
        CursorListNode<int> node = list.Tail;
        while (node != null) //预期输出2,3
        {
            Console.WriteLine(node.Data);
            node = node.Next;
        }
    }

    private static void TestCursorList(int max, int iteration)
    {
        CursorList<int> list = new CursorList<int>(max);
        int err = 0;
        for (int k = 0; k < iteration; k++) {
            for (int i = 0; i < max; i++)
                if (list.AddHeader(i) == null) err++;
            for (int i = 0; i < max; i++)
                list.RemoveTail();
        }
        Console.WriteLine("err:{0}", err);
    }
    private static void TestLinkdList(int max, int iteration) {
        LinkedList<int> list = new LinkedList<int>();
        
        for (int k = 0; k < iteration; k++) {
            for (int i = 0; i < max; i++)
                list.AddFirst(i);
            for (int i = 0; i < max; i++)
                list.RemoveLast();
        }
    }
}

游标链表实现代码
为了简单起见，只是先了在头部添加和移除尾部节点的方法。

public class CursorListNode<T> {
    public CursorListNode<T> Next { get; set; }
    public CursorListNode<T> Prior { get; set; }
    internal int Index { get; set; }
    public T Data { get; set; }
}
public class CursorList<T> {
    private readonly Queue<int> _freeQ = null;
    private readonly CursorListNode<T>[] _list = null;

    public CursorList(int capacity) {
        _freeQ = new Queue<int>(capacity+1);
        _list = new CursorListNode<T>[capacity+1];
        
        _list[0] = Header = Tail = new CursorListNode<T> {
            Index = 0,
            Data = default(T),
            Next = null,
            Prior = null
        };

        for (int i = 1; i < capacity+1; i++)
        {
            _freeQ.Enqueue(i);
            _list[i] = new CursorListNode<T> {
                Index = -1,
                Data = default(T),
                Next = null,
                Prior = null
            };
        }
    }
    public CursorListNode<T> AddHeader(T data) {
        if(_freeQ.Count < 1) return null;
        int newIndex = _freeQ.Dequeue();

        CursorListNode<T> newNode = _list[newIndex];
        newNode.Index = newIndex;
        newNode.Data = data;
        newNode.Next = null;
        newNode.Prior = Header;

        Header.Next = newNode;
        Header = newNode;

        return newNode;
    }

    public void RemoveTail() {
        if(Tail == null) return;
        _freeQ.Enqueue(Tail.Index);
        if (Tail.Next != null)
        {
            Tail = _list[Tail.Next.Index];
            Tail.Prior = null;
        }
        else
            Tail = null;
        
    }

    public CursorListNode<T> Header { get; set; }
    public CursorListNode<T> Tail { get; set; }
}

参考链接:
CursorList.cpp - Implementation for cursor linked list
http://www.cplusplus.happycodings.com/Data-Structures-and-Algorithm-Analysis-in-C++/code33.html
链表的游标法实现 cursor_list
http://blog.csdn.net/liuzongqiang/archive/2008/01/06/2027762.aspx