浅析Delphi Container库（有开源的DCLX）

与Java和C++相比，Delphi对容器的支持实在少得可怜。Java有强大的集合框架，C++更有STL，Delphi有什么呢，不就是TList几个小巧的列表类，而TCollection系列的类更多只是为了可视控件而存在的，真正意义上的容器类几乎没有。
一日在Google上随意的敲上Delphi Container字样，没想到竟搜到一个SourceForge的开源项目，它在主页上是这样写的：
DCLX（Delphi container library X）是一个免费的库，它提供了数组列表（ArrayList），链表（LinkedList），向量（Vector），哈希映射（HashMap），哈希集合（HashSet），数组集合（ArraySet），队列（Queue）和栈（Stack）等数据结构，它还提供了类似STL的算法（比如Apply, Found, CountObject, Copy, Generate, Fill, Reverse, Sort...）。
看到这一段描述，心里不禁暗喜，马上下载来看，经过一天的代码阅读，基本理解大概框架，虽然没有达到让人欣喜的地步，但也令人欣慰，于是决定写一篇文章。

请从这里下载该类库：http://sourceforge.net/projects/dclx

整个库大概分为三部分，一个是接口声明部分，一个是具体类实现部分，另一个是算法函数。该库是基于接口实现的，在DCL_intf单元中声明了所有的接口，确定了实现这些容器应该遵循的规范，每种容器类型的接口都声明三种类型，分别是接口，类，和字符串，比如Array类型的容器共有三个接口，分别是IIntfList/IStrList/IList，它们都提供了一个Items[]的方法。特别值得注意的还有Iterator和Cloneable接口，Iterator类型的接口提供了访问容器的方法，事实上对于容器的访问都是必须通过相应的Iterator来访问。而Cloneable类型的接口则提供一个Clone的方法让容器中的项可以拷贝。

有了这些接口，则具体的类只要实现这些接口，就可以实现相应的容器类型了。所有的具体类都继承自TAbstractContainer，可以想象，既然那些容器都是实现相应接口的，则它们最好是TInterfaceObject的子类，可以免去处理_ADDRef等方法的麻烦。看一下TAbstractContainer的父类，果然是从TInterfaceObject继承下来的。不过它还有一个责职，就是保证容器类的线程安全，这个责职是可选的，做法是将dcl.inc文件中的{ $DEFINE THREADSAFE}改为{$DEFINE THREADSAFE}，这样它就有了线程安全了。那么它是怎么做到的呢，我觉得它的做法相当的巧妙，我们最好来看一下源代码。
TAbstractContainer类中有FCriticalSection: TIntfCriticalSection;就是这样个类实现了线程安全的，看一个具体的容器类的做法，比如下面代码：

{$IFDEF THREADSAFE}
var
CS: IInterface;
{$ENDIF}
begin
{$IFDEF THREADSAFE}
CS := EnterCriticalSection;
{$ENDIF}
if FSize = FCapacity then
Grow;
FElementData[FSize] := AObject;
Inc(FSize);
Result := True;
end;

首先通过编译器指令判断是否打开了线程安全的开关，也即我们上面的修改Inc文件。如果有则声明一个IInterface接口，然后CS := EnterCriticalSection;这样就线程安全了，是不是有一些不解呢，有些Windows编程知识的人都可以推断它的线程安全肯定是通过临界区来实现的，但临界区至少应该是Enter然后Leave成对的啊，而上面的做法却只有Enter，没有Leave，难道它自动会被调用。没错，临界区的LeaveCirticalSection方法就是自动被调用的，关键就在于接口的生命周期自动管理。
看一下TIntfCriticalSection的声明，知道它实现了IInterface接口，并实现了该接口的三个方法。在类的构造函数中有InitializeCriticalSection(FCriticalSection);表明真的是用临界区，这是初始化代码。而_AddRef方法中是EnterCriticalSection(FCriticalSection); _Release方法中是LeaveCriticalSection(FCriticalSection);理解了吗？
我们再来分析上面那个方法的代码：首先调用EnterCriticalSection，它在父类中的实现如下：Result := FCriticalSection as IInterface;所以调用之后，编译器自动调用_AddRef方法，临界区就Enter了。而代码继承执行，到了该方法结束，编译器又会自动调用接口_Release，这时临界区就Leave了。
利用接口的自动管理实现线程安全，妙。

上面的基石做好了，接下来就是具体的容器类，这些容器的方法基本全是实现相应接口，重要的一点是容器中的项是通过动态数据组织起来的，在DCLUtil单元中有三个动态数组的声明：
type
TIInterfaceArray = array of IInterface;
TObjectArray = array of TObject;
TStringArray = array of string;

大部分的容器类的内部数据都通过这三个数组来包装的，Hash表比较特殊一点，不过也是动态数组。
我们可以拿TStrArrayList（在ArrayList单元中）来分析，看看它具体是怎么样实现字符串数组列表的。
它实现了这几个接口：IStrCollection, IStrList, IStrArray, ICloneable，
在构造函数中设置了初始的内存（也有另一个直接拷贝IStrCollection接口的数据）：

SetLength(FElementData, FCapacity);
其中FElementData是TStringArray = array of string
对它进行增删的时候，都是对FElementData的操作，比如要移除一个元素：
Result := FElementData[Index];
FElementData[Index] := '';
System.Move(FElementData[Index + 1], FElementData[Index],
(FSize - Index) * SizeOf(IInterface));
Dec(FSize);

根本方法就是Move函数，对内存块的移动。那一句FElementData[Index] := ''使该元素的字符串引用计数减1，编译器才会正确的管理该字符串的生命周期。
看代码可以注意到，该类对外提供的方法只有构造函数和析构函数，而Add等方法却是保护的。这是因为访问和操作容器类都必须通过迭代子来完成，比如TStrItr，它实现了IStrIterator接口，负责访问TStrArrayList，在TStrItr的构造函数中传进TStrArrayList的实例，则以后对于TStrArrayList实例的操作都是通过TStrItr来完成，这就是迭代子模式的应用，而又有一些代理模式的感觉。

DCLX类库大抵就是如此，对于程序中的数据结构的表示还是很有用处的。

http://blog.csdn.net/linzhengqun/article/details/519543