如何在.NET 6/7中用CollectionsMarshal实现HashSet.GetOrAdd扩展方法

核心问题原因 #

CollectionsMarshal.GetValueRefOrAddDefault是专门为Dictionary<TKey, TValue>设计的API，它依赖Dictionary的键值对结构定位内部存储的引用。而HashSet<T>内部设计中，元素本身同时承担"键"和"值"的角色，但.NET并未为HashSet提供对应的CollectionsMarshal扩展方法，因此无法直接照搬Dictionary的实现方式。

可行实现方案 #

方案1：常规实现（性能可接受）

虽然存在两次哈希查找，但.NET的HashSet内部哈希算法优化充分，绝大多数场景下性能差异可忽略，这也是最安全稳定的实现方式：

public static T GetOrAdd<T>(this HashSet<T> hashSet, T equalValue)
{
    if (hashSet == null)
        throw new ArgumentNullException(nameof(hashSet));
        
    if (hashSet.TryGetValue(equalValue, out var actualValue))
        return actualValue;

    hashSet.Add(equalValue);
    return equalValue;
}

方案2：利用私有成员实现单次哈希（不推荐）

如果确实需要避免两次哈希查找，可通过反射访问HashSet的内部私有成员实现，但该方式依赖.NET内部实现细节，后续版本可能失效，风险较高：

public static T GetOrAdd<T>(this HashSet<T> hashSet, T equalValue)
{
    if (hashSet == null)
        throw new ArgumentNullException(nameof(hashSet));

    var findItemMethod = typeof(HashSet<T>).GetMethod("FindItem", System.Reflection.BindingFlags.Instance | System.Reflection.BindingFlags.NonPublic);
    if (findItemMethod == null)
        throw new InvalidOperationException("无法访问HashSet内部方法");

    var foundItem = findItemMethod.Invoke(hashSet, new object[] { equalValue });
    if (foundItem != null && !Equals(foundItem, default(T)))
        return (T)foundItem;

    hashSet.Add(equalValue);
    return equalValue;
}

官方决议的含义 #

官方提到的"采用CollectionsMarshal方案"，是指针对Dictionary这类有明确键值结构的集合，用CollectionsMarshal避免重复哈希；而HashSet目前没有对应的公开API支持该模式，只能使用常规实现，或等待未来版本的官方新增支持。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者bairog