不要对外公开泛型List成员

最近在阅读Framework Design Guidelines，本着现学现用的原则，于是就用FxCop工具对代码进行规范性检查时，发现了很多问题，其中包括命名以及一些设计上的规范。

其中，Do not expose generic lists 这条设计规范引起了我的注意。该规范指出“不要在对象模型中对外暴露List<T>，应该考虑使用Collection<T>,ReadOnlyCollection<T>或者KeyedCollection<K,V>，List<T>是原先ArrayList的泛型实现，是最基础的、性能最好和功能最强大的“动态数组”，对性能进行了优化，但是相对较“封闭”，入口较多。比如，如果奖List<T>对象返回给客户端，那么就不能实现诸如当客户端对该集合进行更改进行通知的功能”

本文首先讨论Collection和List泛型的区别，使用场景，然后演示了一个使用Collection对象作为类的属性的例子，并展现了如何在Collection的操作中触发事件。

Collection<T>和List<T>的主要区别和使用场景

刚开始还不太理解这个设计规范的意思，于是查了下资料，在Why we don’t recommend using List<T> in public APIs 一文中，简要介绍了原因：

• List<T>类型并不是为可扩展性而设计的，他优化了性能，但是丢失了可扩展性。比如，它没有提供任何可以override的成员。这样就不能获得诸如集合改变时获取通知的功能。Collection<T>集合允许我们重写受保护的SetItem方法，这样当我们向集合中添加或者修改集合中的记录，调用SetItem方法的时候就可以自定义一些事件来通知对象。
• List<T>对象有太多的与“场景”不相关的属性和成员，将其作为成员类型对外暴露在一些情况下显得过“重”，比如在WindowsForm中ListView.Items并没有返回一个List对象，而是一个 ListViewItemCollection对象，该对象的签名为：

// Summary:
//     Represents the collection of items in a System.Windows.Forms.ListView control
//     or assigned to a System.Windows.Forms.ListViewGroup.
[ListBindable(false)]
public class ListViewItemCollection : IList, ICollection, IEnumerable

是一个实现ICollection接口的对象。

还有在我们常用的DataTable的Rows对象是一个DataRowCollection对象，该对象继承自InternalDataCollectionBase

// Summary:
//Represents a collection of rows for a System.Data.DataTable.
public sealed class DataRowCollection : InternalDataCollectionBase
public class InternalDataCollectionBase : ICollection, IEnumerable

而InternalDataCollectionBase则实现ICollection接口。

public class InternalDataCollectionBase : ICollection, IEnumerable

可以看到微软的.NET BCL中没有直接暴露List类型的成员。该规则建议我们使用Collection<T>。

List<T>通常用来作为类的内部实现，因为它对性能进行过优化，具有一些丰富的功能，而Collection<T>则是提供了更多的可扩展性。在编写公共API的时候，我们应该避免接受或者返回List<T>类型的对象，而是使用List的基类或者Collection接口。

Collection<T>虽然可以直接使用，但是通常作为自定义集合的基类来使用，一般的我们应该使用Collection<T>类型的对象来对外暴露功能，除非需要一些List<T>中特有的属性。

实践

这里举个简单的例子来说明，我们有一个Person表示客户信息的类，然后这个类中有个Addresses属性，该属性表示该客户的住址，通常地址有很多个，比如公司地址，住宅地址等等。一般的，我们的设计如下。

public class Person
{
    private List<Address> addresses = new List<Address>();

    public List<Address> Addresses
    {
        get { return addresses; }
    }
}

假设这个是我们对外提供的一个API的一个类。那么就违反了之前讨论的这一原则，不应该把成员以List<T>的形式对外暴露。可以初步修改为：

public class Person
{
    private Collection<Address> addresses = new Collection<Address>();

    public Collection<Address> Addresses
    {
        get { return addresses; }
    }
}

现在，假设有一个需求，当用户的地址发生改变了，需要通知另外一个系统，给用户发提醒，或者其他操作。现在就需要在集合发生改变的时候对外提供事件提醒了，比如当用户修改地址后，需要发邮件通知用户是否需要修改信用卡电子账单寄送地址。

现在我们需要自定义我们的AddressCollection如：

public class AddressCollection : Collection<Address>
{
    public event EventHandler<AddressChangedEventArgs> AddressChanged;

    protected override void InsertItem(int index, Address item)
    {
        base.InsertItem(index, item);

        EventHandler<AddressChangedEventArgs> temp = AddressChanged;
        if (temp != null)
        {
            temp(this, new AddressChangedEventArgs(ChangeType.Added, item, null));
        }
    }

    protected override void SetItem(int index, Address item)
    {
        Address replaced = Items[index];
        base.SetItem(index, item);

        EventHandler<AddressChangedEventArgs> temp = AddressChanged;
        if (temp != null)
        {
            temp(this, new AddressChangedEventArgs(ChangeType.Replaced, replaced, item));
        }
    }

    protected override void RemoveItem(int index)
    {
        Address removedItem = Items[index];
        base.RemoveItem(index);

        EventHandler<AddressChangedEventArgs> temp = AddressChanged;
        if (temp != null)
        {
            temp(this, new AddressChangedEventArgs(ChangeType.Removed, removedItem, null));
        }
    }

    protected override void ClearItems()
    {
        base.ClearItems();

        EventHandler<AddressChangedEventArgs> temp = AddressChanged;
        if (temp != null)
        {
            temp(this, new AddressChangedEventArgs(ChangeType.Cleared, null, null));
        }
    }

}

public class AddressChangedEventArgs : EventArgs
{
    public readonly Address ChangeItem;
    public readonly ChangeType ChangeType;
    public readonly Address ReplaceWith;

    public AddressChangedEventArgs(ChangeType changeType, Address item, Address replacement)
    {
        ChangeType = changeType;
        ChangeItem = item;
        ReplaceWith = replacement;
    }
}

public enum ChangeType
{
    Added,
    Removed,
    Replaced,
    Cleared
};

我们重写了InsertItem, SetItem, RemoveItem, ClearItems这四个方法，并且在这个四个方法中Raise了事件。

现在，我们的Person类变为：

public class Person
{
    private AddressCollection addresses;
    public event EventHandler<AddressChangedEventArgs> AddressChanged;

    public Person()
    {
        addresses = new AddressCollection();
        addresses.AddressChanged += new EventHandler<AddressChangedEventArgs>(addresses_Changed);

    }

    public Collection<Address> Addresses
    {
        get { return addresses; }
    }

    void addresses_Changed(object sender, AddressChangedEventArgs e)
    {
        EventHandler<AddressChangedEventArgs> temp = AddressChanged;
        if (temp != null)
        {
            temp(this, e);
        }
    }

    public void AddAddress(Address address)
    {
        addresses.Add(address);
    }
}

我们在Person类中，定义了一个私有的之前重写的AddressCollection类表示用户的地址集合的字段addresses，然后通过Get方法定义了一个只读的Collection<Address>集合，该集合内部返回addresses。

在Person类中，我们提供一个AddressChanged事件来通知用户地址信息发生改变。在Person的构造函数中，我们初始化addresses类，然后注册AddressChanged事件，在该事件中，我们直接再次调用Person类暴露给用户的AddressChanged事件。

最后在Persion类中添加了一个AddAddress方法，该方法调用address的Add方法。该方法里面就会触发事件。

在使用的时候，我们只需要实例化一个Person对象，然后注册地址修改变化的事件，这样当我们添加地址的时候，就会触发事件通知了。

static void Main(string[] args)
{
    Person p = new Person();
    p.AddressChanged += new EventHandler<AddressChangedEventArgs>(p_AddressChanged);
    p.AddAddress(new Address { Street= "南京东路100号" });
    Console.ReadKey();
}

static void p_AddressChanged(object sender, AddressChangedEventArgs e)
{
    switch (e.ChangeType)
    {
        case ChangeType.Added:
            Console.WriteLine("Address: Add {0}", e.ChangeItem.Street);
            break;
        case ChangeType.Removed:
            Console.WriteLine("Address: Removed {0}", e.ChangeItem.Street);
            break;
        case ChangeType.Replaced:
            Console.WriteLine("Address: Replaced {0} with {1}", e.ChangeItem, e.ReplaceWith);
            break;
        case ChangeType.Cleared:
            Console.WriteLine("Address: clear address ");
            break;
        default:
            break;
    }
}

总结

本文简要介绍了Framework Design Guidelines 中的 Do not expose generic lists 这条设计规范， 一般我们在设计通用的系统框架的API的时候遵循这一规范使得系统具有更好的扩展性。