如何可靠判断IEnumerable<T>是否已被物化？

问题由来 #

之前我用这段代码确保返回的序列已物化、不会被重复求值：

return source as IList<T> ?? source.ToArray();

但在.NET 8及以上版本中，Linq的Where、Cast等方法返回的内部Iterator<T>子类，虽然实现了IList<T>接口，却依然是延迟执行的——并没有真正物化。而Iterator<T>是内部类，没法直接类型检查，用反射又会严重拖慢性能。

现在需要一种通用、简单的方法，不用枚举所有已知集合类型，就能判断IEnumerable<T>是否确实已物化，要覆盖List<T>、T[]、ObservableCollection<T>、ConcurrentBag<T>、Dictionary<K,V>的键/值/键值对集合这类典型类型。

核心思路 #

真正物化的内存集合，必然要支持快速获取元素数量（O(1)时间复杂度），这类集合都会实现ICollection<T>（或非泛型ICollection）接口。而Linq的延迟迭代器即使实现了IList<T>，也不会实现ICollection<T>——因为它们的Count属性需要遍历整个序列才能计算出来，不符合物化集合的特征。

实现代码 #

判断是否物化的扩展方法 #

public static bool IsMaterialized<T>(this IEnumerable<T> source)
{
    ArgumentNullException.ThrowIfNull(source);
    
    // 数组、List是最典型的物化集合，直接判定
    if (source is T[] || source is List<T>)
        return true;
    
    // 实现ICollection<T>/ICollection的集合，Count可直接获取，说明已物化
    return source is ICollection<T> || source is ICollection;
}

改进后的确保物化方法 #

替换原来的逻辑，避免误判Linq迭代器：

public static IEnumerable<T> EnsureMaterialized<T>(this IEnumerable<T> source)
{
    ArgumentNullException.ThrowIfNull(source);
    
    if (source is T[] array)
        return array;
    if (source is List<T> list)
        return list;
    if (source is ICollection<T> || source is ICollection)
        return source;
    
    // 未物化的序列，转为数组实现物化
    return source.ToArray();
}

验证说明 #

在.NET 8中测试：

• Enumerable.Range(1, 10).Where(x => x > 5)返回的WhereEnumerableIterator<int>，虽然实现了IList<int>，但未实现ICollection<int>，IsMaterialized会返回false，符合预期。
• new List<int> {1,2,3}、new int[] {1,2,3}、new ObservableCollection<int> {1,2,3}这类集合，都会被正确判定为已物化。
• new Dictionary<int, string>().KeyValuePairs也实现了ICollection<KeyValuePair<int, string>>，会被正确识别。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Christoph Meißer