集合契约： ICollection<T>

1. 入门

如果说IEnumerable<T>只能让你遍历集合里已经有的内容，那ICollection<T>就是你管理集合的通行证：可以添加、删除、查数量、拷贝到数组，甚至还能监控变化（就像你现实生活里想管住购物篮里的东西一样，虽然不一定能管住）。

ICollection<T>被所有可变集合实现，比如List<T>、HashSet<T>、Dictionary<TKey, TValue>.ValueCollection，还有一些不太火的比如Queue<T>、Stack<T>（没错，队列和栈也行！）。这是所有能改内容的集合类的基础契约。

集合接口家族

graph TD
    A[IEnumerable<T>]
    B[ICollection<T>]
    C[IList<T>]
    D[IDictionary<TKey, TValue>]
    E[Queue<T>, Stack<T>, List<T>, HashSet<T>...]

    A --> B
    B --> C
    B --> D
    B --> E

2. ICollection<T>接口都包含啥？

和IEnumerable<T>只负责遍历（foreach）不同，ICollection<T>就像接口里的瑞士军刀：啥活都有方法！

它的主要内容如下：

public interface ICollection<T> : IEnumerable<T>
{
    int Count { get; }
    bool IsReadOnly { get; }
    void Add(T item);
    void Clear();
    bool Contains(T item);
    void CopyTo(T[] array, int arrayIndex);
    bool Remove(T item);
}

方法和属性清单：

• Count —— 集合里的元素数量。就像你最爱的计数函数。
• IsReadOnly —— 能不能改集合？如果true，那只能读（比如某些包装类）。
• Add(T item) —— 往集合里加元素。你的主力工具之一！
• Clear() —— 全部清空。彻底大扫除。
• Contains(T item) —— 快速检查：集合里有这个元素没？
• CopyTo(T[] array, int arrayIndex) —— 把元素拷贝到普通数组，从指定下标开始。给老API或者“老古董”方法传数据很有用。
• Remove(T item) —— 删掉元素（如果有的话）。

3. 程序员的实际需求

为啥要懂这个接口怎么用？实际开发里你经常写通用代码，能处理各种集合。比如一个函数可以接收任何list、queue或者set——具体啥类型无所谓。只要实现了ICollection<T>，你就能加、删、查数量、拷贝到数组。这是写灵活库和通用算法的基础。

生活中的例子：接口ICollection<T>经常出现在方法参数和API属性里，返回可修改的集合。比如流行的ORM（Entity Framework、Dapper）里，属性类型ICollection<T>用来描述关联对象的集合。

使用示例

来写个通用方法，接收任何集合并加个元素。唯一要求——实现了ICollection<T>。

// 通用添加元素方法
void AppendItem<T>(ICollection<T> collection, T item)
{
    collection.Add(item);
}

现在这个方法既能用在List<T>，也能用在HashSet<T>，甚至你自己实现的接口！用法如下：

var numbers = new List<int> { 1, 2, 3 };
AppendItem(numbers, 42);

var uniqueNames = new HashSet<string> { "Alice", "Bob" };
AppendItem(uniqueNames, "Charlie");

是不是很神奇——我们根本不关心是list还是set，只要是ICollection<T>就行。别惊讶，.NET里很多通用方法就是这么写的！

4. 和其他集合的关系

ICollection<T>不仅仅是理论上的好看契约，还是你在.NET里遇到的几乎所有集合的实际基础。

想实际感受下它有多通用，可以试试下面的代码：

void ShowCollectionInfo<T>(ICollection<T> collection)
{
    Console.WriteLine($"元素数量: {collection.Count}");
    Console.WriteLine($"能不能改: {!collection.IsReadOnly}");

    Console.WriteLine("元素:");
    foreach (var item in collection)
    {
        Console.WriteLine(item);
    }
}

// 针对List<T>
var list = new List<string> { "苹果", "橙子" };
ShowCollectionInfo(list);

// 针对HashSet<T>
var set = new HashSet<string> { "苹果", "橙子" };
ShowCollectionInfo(set);

不管啥类型的集合，只要实现了这个接口，结果都一样靠谱。你可以试试queue、stack，甚至包装过的数组！

5. 只读集合

接口ICollection<T>有个IsReadOnly属性，表示能不能改集合。别和数组的只读属性搞混了！如果你遇到IsReadOnly == true的集合，想加或删元素会抛异常。

例子：

// 创建数组并包装成ReadOnlyCollection
var array = new int[] { 1, 2, 3 };
ICollection<int> readOnly = Array.AsReadOnly(array);

// 尝试添加元素
try
{
    readOnly.Add(4); // 会抛出NotSupportedException
}
catch (NotSupportedException)
{
    Console.WriteLine("不能添加元素：集合是只读的！");
}

比如你从外部拿到的集合不能改——但可以读元素和查数量。

6. 通过ICollection<T>看主流集合方法对比表

List<T>

HashSet<T>

Queue<T> / Stack<T>

ReadOnlyCollection<T>

Dictionary<TKey, TValue>.ValueCollection

对于HashSet<T>，Add方法返回true表示元素被加进去了，否则false。

7. CopyTo——为啥有时候要用

CopyTo方法能把集合内容快速搬到普通数组里。如果你要把数据传给只认数组的老API，或者想用数组批量处理，这就很方便。

var contactsArray = new Contact[book.Count];
((ICollection<Contact>)book).CopyTo(contactsArray, 0);
// 现在可以像老派一样用contactsArray了

8. 示例

假设我们在写一个控制台通讯录小程序。有个Contact类，通讯录可以用任何支持添加、删除、遍历的集合来实现。

public class Contact
{
    public string Name { get; set; }
    public string Phone { get; set; }
}

public class AddressBook
{
    private readonly ICollection<Contact> _contacts;

    public AddressBook(ICollection<Contact> contacts)
    {
        _contacts = contacts;
    }

    public void AddContact(Contact contact)
    {
        _contacts.Add(contact);
    }

    public bool RemoveContact(Contact contact)
    {
        return _contacts.Remove(contact);
    }

    public int Count => _contacts.Count;

    public void PrintAll()
    {
        foreach (var contact in _contacts)
        {
            Console.WriteLine($"{contact.Name} — {contact.Phone}");
        }
    }
}

现在我们的通讯录既能用List<Contact>，也能用HashSet<Contact>，甚至以后可以用我们自己基于数据库或文件实现的集合！用法示例：

var book = new AddressBook(new List<Contact>());
book.AddContact(new Contact { Name = "伊万", Phone = "+7-123-456" });
book.AddContact(new Contact { Name = "玛丽亚", Phone = "+7-987-654" });

Console.WriteLine($"总联系人: {book.Count}");
book.PrintAll();

如果想去重，只要把list换成set传给AddressBook就行：

var book = new AddressBook(new HashSet<Contact>());

（前提是Contact要正确实现比较，这个以后会专门讲！）

9. 方法细节和常见坑

注意：不是所有实现ICollection<T>的集合行为都一样！比如IsReadOnly == true时想改集合会抛异常。用HashSet<T>时，Add只有元素真加进去了才返回true（之前没有才行）。而且不同集合方法实现的速度也不一样——接口没规定。

还有个常见问题：如果集合被多个线程同时用，一个线程改集合另一个线程遍历，可能会抛异常。多线程场景要用专门的集合（ConcurrentBag<T>、ConcurrentQueue<T>等——以后会讲）。

还有个坑：如果你用CopyTo拷贝了集合，后面数组和集合各自改互不影响。数组就是独立的一块内存了。