自定义类型作为字典Key的最佳实践与避坑指南文章首发
问题背景
首先提一下之前项目开发时遇到的一个将自定义类型作为Dictionary键的坑。
项目中，我们有两个业务类BusinessA和BusinessB，因为某个需求，我们需要将这两个类建立一个映射关系，故引入字典Dictionary数据结构将它们关联起来：
private Dictionary<BusinessA, BusinessB> businessDic = new Dictionary<BusinessA, BusinessB>();
//对外提供查找方法，通过A从字典中找到B
public BusinessB FindB(BusinessA a)
{
if (businessDic.ContainsKey(a))
{
return businessDic[a];
}
return null;
}
因为项目是协同开发的，随着业务逻辑不断增加，在某些其他业务逻辑中对字典中的某些Key对象做了修改（BusinessA对象的数据不变），之后当我们再次想要通过该对象查找对应的BusniessB对象时，却发现返回null。当时我们整个开发组排查了好久才发现这个bug的原因。
问题分析
这个bug的根本原因在于没有深入的理解C#中的Dictionary的底层存储原理：
当你将一个键添加到字典中，Dictionary会使用哈希函数计算该键的哈希码，这是一个整数值，用于确定键在内部数组中的位置。
我们一开始以为如果将一个引用类型的对象作为Dictionary的key，只要key对象的数据没有变，那么就可以通过key获取对应的value。
使用Dictionary时，Key的必要条件
在C#中，字典(Dcitionary<Tkey,TValue>)使用将Key来快速查找值Value时，字典的键必须满足两个重要的条件：
- 可比较性
键必须可以被正确地比较以确定其唯一性。字典内部使用Equals方法来比较键，确保相同的键映射到相同的值
- 不可变性
一旦键被添加到字典中，其值不能被改变。如果键的状态在被添加到字典后发生变化，字典的查找机制可能会失效，从而引发bug.
使用引用类型作为Key的注意事项
使用不稳定的键
为了确保字典的正确性，键应该在字典操作期间保持不变。一般来说，应该避免在字典中修改键对象的状态。推荐的做法是使用不可变对象作为键。你可以使用 readonly 字段或只读属性来保证键对象的不可变性
键的相等性比较
确保同时并正确的实现你的 Equals 和 GetHashCode 方法。相等性比较应该考虑所有影响对象身份的字段，并且 GetHashCode 方法应该始终返回相同的值（如果对象的状态没有改变）。
可以看以下示例代码的输出：
public class BusinessA
{
public int id;
public string name;
public BusinessA(int _id,string _name)
{
id = _id;
name = _name;
}
public override bool Equals(object obj)
{
if (obj == null) return false;
BusinessA another = obj as BusinessA;
if (another != null)
{
return id == another.id && name == another.name;
}
return false;
}
}
public class BusinessB
{
private string describe;
private string score;
public BusinessB(string _des,string _score)
{
describe = _des;
score = _score;
}
}
public class DictionaryDemo : MonoBehaviour
{
private Dictionary<BusinessA, BusinessB> businessDic = new Dictionary<BusinessA, BusinessB>();
private BusinessA bA;
private BusinessB bB;
private BusinessA bAA;
void Start()
{
int id = 100;
string name = "zzz";
//声明两个内部数据一样的对象bA和bAA分别作为存储的key,和查找的key
bA = new BusinessA(id, name);
bAA = new BusinessA(id, name);
//声明value
bB = new BusinessB("yyy", "100");
//bA和bB将添加到字典中
businessDic.Add(bA, bB);
//使用bAA在字典中查找bB
BusinessB findB = FindB(bAA);
BusinessB findB1 = FindB(bA);
//比较findB 是否等于bB
Debug.Log(bB == findB);
}
public BusinessB FindB(BusinessA a)
{
if (businessDic.ContainsKey(a))
{
return businessDic[a];
}
return null;
}
}
控制台输出：
由此可以，虽然两个对象bA和bAA的内部成员数据相同，但是并没有重写GetHashCode方法，所以这相当于是两个不同哈希值的对象，使用bAA无法找到Value返回null，所以bB不等于findB。
解决方案
由此得出解决方案：在使用字典存储键值对时，如果需要将自定义类型作为字典的键，那么该自定义类型应该重写并正确实现GetHashCode方法。
验证：
我们在BusinessA中重写GetHashCode方法：
public override int GetHashCode()
{
return string.Format("{0}-{1}", id, name).GetHashCode();
}
控制台输出：
由此可知，虽然bA和bAA是不同的对象引用，但是重写了GetHashCode方法之后，在字典查找时，就能正确匹配对应的key，所以能找出Value，findB和bB相等。
Equals和 GetHashCode 方法缺一不可。
总结
代码层面出现bug的时候，很多时候还是一些底层的逻辑没有搞懂，平时还是要多测试多验证多了解原理。所以说在使用字典作为存储查询数据结构时还是建议使用不可变类型作为键，如何值类型（int、float等）或者常用的引用类型string。如果一定要使用自定义类型作为字典的键，那么应该注意两点：1.避免在字典操作期间修改键；2.作为键Key的对象需要重写并正确实现Equals和GetHashCode方法。通过，遵循这些原则，可以避免由于自定义类型对象作为字典键而引起的bug.
