基于扩展方法实现C#安全集合操作工具包（含完整源码）

一、安全集合操作的价值

在日常开发中，集合操作引发的NullReferenceException、IndexOutOfRangeException等异常占比高达35%。本工具包通过扩展方法实现以下核心场景的安全防护：

1. 安全索引访问 防止数据绑定、列表遍历时的越界崩溃
2. 空集合防御处理 避免foreach空集合导致的逻辑异常
3. 批量操作增强 简化集合合并、筛选等批量操作
4. 深拷贝支持 解决引用类型集合修改时的副作用问题

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二、完整实现代码

using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Runtime.Serialization.Json;
using System.IO;
using System.Text;

/// 

/// 集合安全操作扩展工具包
/// 
public static class SafeCollectionExtensions
{
    /// 

    /// 安全获取集合元素[6](@ref)
    /// 
    /// 元素索引
    /// 默认返回值
    /// 存在返回元素，否则返回默认值
    public static T SafeGet(this IList source, int index, T defaultValue = default)
    {
        if (source == null) return defaultValue;
        return (index >= 0 && index < source.Count) ? source[index] : defaultValue;
    }

    /// 

    /// 判断集合是否为空（支持null检测）
    /// 
    public static bool IsNullOrEmpty(this IEnumerable source)
    {
        return source == null || !source.Any();
    }

    /// 

    /// 安全批量添加元素[3](@ref)
    /// 
    /// 待添加元素集合
    public static void AddRangeSafe(this IList target, IEnumerable items)
    {
        if (target == null || items.IsNullOrEmpty()) return;
        
        foreach (var item in items.Where(item => item != null))
        {
            target.Add(item);
        }
    }

    /// 

    /// 深度克隆集合[5](@ref)
    /// 
    /// 可序列化类型
    public static List DeepClone(this IEnumerable source)
    {
        if (source.IsNullOrEmpty()) return new List();
        
        var serializer = new DataContractJsonSerializer(typeof(List));
        using (var ms = new MemoryStream())
        {
            serializer.WriteObject(ms, source.ToList());
            ms.Position = 0;
            return (List)serializer.ReadObject(ms);
        }
    }
}

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三、实战应用教程

场景1：安全读取配置数据

var configList = GetConfigFromAPI(); // 可能返回null

// 传统方式
if (configList != null && configList.Count > 5) 
{
    var value = configList[5];
}

// 扩展方法方式
var safeValue = configList.SafeGet(5, "default");

场景2：批量导入数据校验

// 原始集合
List products = new List();

// 待导入数据（可能包含null）
var importedData = GetExternalData();

// 安全批量添加
products.AddRangeSafe(importedData?.Where(p => p.IsValid));

场景3：集合状态检测

void ProcessOrders(IEnumerable orders)
{
    if (orders.IsNullOrEmpty()) 
    {
        ShowAlert("无待处理订单");
        return;
    }
    
    // 处理逻辑...
}

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四、技术特性解析

方法名称	安全机制	性能优化点
SafeGet	空引用检查 + 索引范围验证	避免多次null判断
AddRangeSafe	空集合过滤 + 元素有效性检查	使用Where过滤减少循环次数
DeepClone	JSON序列化实现深度复制	MemoryStream减少内存分配
IsNullOrEmpty	组合null判断与Any()延迟执行	优于Count属性的O(1)时间复杂度

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五、本工具包的优势

通过扩展方法实现的集合安全操作包具有以下优势：

✅ 零入侵：不修改原始集合类型代码

✅ 高复用：通过using指令全局生效

✅ 强兼容：支持List、Array等所有IEnumerable实现