C# 以 List<T> 取代 ArrayList：消除裝箱拆箱提升效能

前言

ArrayList 內部使用 object[] 儲存元素，導致值型別每次存取皆產生裝箱/拆箱。本文透過對比範例，展示改用 List<T> 如何徹底消除此開銷，並說明遷移的簡單步驟。

問題示範：ArrayList 的裝箱/拆箱

public static void UseNonGenericArrayList()
{
    ArrayList numbers = new ArrayList();
    
    numbers.Add(1);  // 裝箱：int → object
    numbers.Add(2);  // 裝箱：int → object
    
    // 迴圈拆箱：object → int
    foreach (int i in numbers)
    {
        Console.WriteLine(i);  // 每次迭代產生拆箱
    }
    
    numbers.Clear();
}

IL 代碼證據：

// Add(1) 產生
IL_000A: ldc.i4.1
IL_000B: box [mscorlib]System.Int32  // 裝箱指令
IL_0010: callvirt ... ArrayList::Add(object)

// foreach 拆箱
IL_0025: unbox.any [mscorlib]System.Int32  // 拆箱指令

解決方案：List<T> 零裝箱操作

public static void UseGenericList()
{
    List<int> numbers = new List<int>();
    
    numbers.Add(1);  // 直接寫入 int[] 陣列，無裝箱
    numbers.Add(2);  // 直接寫入 int[] 陣列，無裝箱
    
    // 直接讀取 int，無拆箱
    foreach (int i in numbers)
    {
        Console.WriteLine(i);
    }
    
    numbers.Clear();
}

關鍵差異：List<int> 內部陣列為 int[]，元素直接儲存整數值，無型別轉換指令。

效能影響量化

遷移步驟

1. 命名空間：using System.Collections.Generic; 取代 System.Collections
2. 宣告：List<int> list = new List<int>(); 取代 ArrayList list = new ArrayList();
3. 移除轉型：刪除所有 (int)、(string) 等強制轉型
4. 編譯驗證：編譯器會檢查型別正確性

適用場景

• 高頻數值運算集合（科學計算、金融模型、遊戲座標）
• 大量結構體儲存（Point、DateTime、自訂 struct）
• 記憶體敏感環境（嵌入式、高併發服務）
• 任何使用 ArrayList 儲存值型別的現有代碼

總結

將 ArrayList 替換為 List<T> 是 .NET 應用程式最具投資報酬率的效能優化之一：代碼變更最小、編譯器保證正確性、效能提升顯著。只要集合元素為值型別，無理由繼續使用 ArrayList。