C# 集合類完整指南：介面體系、核心類別、泛型與非泛型對照、最佳實踐

集合介面體系架構

所有集合實作 IEnumerable，支援 `foreach` 迭代。核心介面繼承鏈：

IEnumerable
  └─ ICollection (Count, CopyTo, IsSynchronized, SyncRoot)
       ├─ IList (索引存取、排序、插入刪除) → List, ArrayList
       └─ IDictionary (鍵值對) → Dictionary, Hashtable, SortedList

非泛型集合

泛型集合 —— 首選

命名空間：System.Collections.Generic。優勢：型別安全、效能優於非泛型（避免裝箱/拆箱）、IntelliSense 完整。

強型別集合基類（舊版擴充點）

命名空間：System.Collections / System.Collections.Specialized

• CollectionBase：非泛型 IList 實作基類，覆寫 `OnInsert/OnRemove/OnValidate` 等虛擬方法控制行為。
• DictionaryBase：非泛型 IDictionary 實作基類。
• ReadOnlyCollectionBase：唯讀包裝。
• StringCollection、`StringDictionary`、`NameValueCollection`：字串專用集合。

現代開發請直接繼承 `Collection`、`KeyedCollection`、`ReadOnlyCollection`（在 `System.Collections.ObjectModel`），支援泛型且整合良好。

自訂集合實作 IEnumerable — 迭代器模式

public class MyIntCollection : IEnumerable {
    private int[] _data = { 1, 2, 3, 4, 5 };

    public IEnumerator GetEnumerator() {
        foreach (var x in _data) yield return x; // 編譯器自動生成狀態機
    }

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() => GetEnumerator(); // 非泛型介面顯式實作
}

// 使用
foreach (int n in new MyIntCollection()) Console.WriteLine(n);

效能選型速查表

常見陷阱

• foreach 中修改集合 → `InvalidOperationException`。解：先 `ToList()` 複本再刪，或用 `for` 逆向迴圈。
• `Dictionary` 鍵為參考型別未正確實作 `GetHashCode/Equals` → 查找失效。解：實作 `IEquatable` 或提供 `IEqualityComparer`。
• `List` 預設容量 0，頻繁 `Add` 觸發多次擴容複製。解：建構式指定 `new List(預估數量)`。
• 非泛型 `ArrayList`/`Hashtable` 裝箱值型別 → 效能損耗、GC 壓力。解：全面改用泛型。