.NET泛型01,为什么需要泛型,泛型基本语法

.NET泛型或许是借鉴于C++泛型模版，借助它可以实现对类型的抽象化、泛型处理，实现了类型和方法之间的解耦。一个最经典的运用是在三层架构中，针对不同的领域模型，在基接口、基类中实现针对各个领域模型的泛型处理。

本篇主要包括：
■ 为什么需要泛型
    ※ 不用泛型
    ※ 使用泛型
    ※ 泛型的运行时本质
■ 泛型语法
■ 典型的泛型类

  为什么需要泛型

  不用泛型

来看一个比较类型的方法。

public class Calculator
    {
        public static bool AreEqual(int value1, int value2)
        {
            return value1 == value2;
        }
    }

在客户端调用。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            bool result = Calculator.AreEqual(1, 2);
            if (result)
            {
                Console.WriteLine("相等");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("不等");
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }

运行结果：不等

  不用泛型的缺点一：不是类型安全

如果我们想使用现在的方法来比较字符串类型。

bool result = Calculator.AreEqual("A", "B");

这时，看到编译器报错。从这点来看，AreEqual()方法不是类型安全的方法，当输入string类型，编译器就会报错。

如果把AreEqual()方法的参数类型改成object，编译器就不再报错。

public class Calculator
    {
        public static bool AreEqual(object value1, object value2)
        {
            return value1 == value2;
        }
    }

以上，运行也正常。

  不用泛型的缺点二：装箱与拆箱导致性能降低

现在，对于AreEqual(object value1, object value2)，从方法本身来讲是没有问题的，但在客户端调用的时候，比如我们还是想比较值类型。

bool result = Calculator.AreEqual(1, 2);

在运行时，当整型值类型参数1和2传递、赋值给AreEqual(object value1, object value2)中的引用类型参数value1和value2的时候，发生了一次"装箱"操作。而当把引用类型转换成值类型的时候，又会发生一次"拆箱"操作，这导致性能的降低。

  使用泛型

把AreEqual()改成泛型方法。

public class Calculator
    {
        public static bool AreEqual<T>(T value1, T value2)
        {
            return value1.Equals(value2);
        }
    }

于是，在客户端可以这样：

bool result = Calculator.AreEqual<string>("A", "A"); 
bool result = Calculator.AreEqual<int>(5, 3);

由此，使用泛型的好处有：
1、实现了方法和类型的解耦。
2、不会造成类型转换，规避了因装箱于拆箱引起的性能问题。
3、泛型保证了类型的绝对安全。

当然，还可以把T的位置放在类上：

public class Calculator<T>
    {
        public static bool AreEqual(T value1, T value2)
        {
            return value1.Equals(value2);
        }
    }

然后这样使用：

bool result = Calculator<string>.AreEqual("A", "A"); 
bool result = Calculator<int.AreEqual(1, 2);

 

  泛型的运行时本质

CLR中有专门的IL指令支持泛型操作。
→初次编译时，生成IL代码和元数据，T只是类型占位符，在编译时不进行实例化
→JIT编译时，以实际类型替换元数据中的T占位符
→将元数据转换为本地代码

  泛型语法

class MyArray<T> where T : Student, new()
{
    private T[] _items;
    public T myData;

    public MyArray()
    {
        myData = default(T);
    }

    public void Add(T item)
    {}
}

创建泛型实例要指定实际的数据类型：
MyArray<Int32> myArr = new MyArray<Int32>();

值类型的默认值为0，引用类型的默认值为null，使用泛型默认值：
myData = default(T);

泛型约束：
T : 基类名，表示必须是基类名的派生类
T ：new(), 表示必须具有无参构造函数，new()约束必须放在最后面
T ：struct, 表示必须是值类型
T ：class, 表示必须是引用类型
T ：接口名，表示必须实现该接口，或实现该接口的接口

泛型类本质上仍然是一个类，依然可以继承：

internal class GenericeComparer<T> : Comparer<T> where T : IComparable<T>
class MyArray<T> : ArrayList

  典型的泛型类

在System.Collections.Generic命名空间和System.Collections.ObjectModel中，定义了不同的泛型类和泛型接口，这些泛型多为集合类。

List<T> 对应ArrayList集合类
SortedList<TKey, TValue> 对应SortedList集合类
Queue<T> 先进先出的集合类
Stack<T> 后进先出的集合类
Collection<T> 自定义泛型集合的基类
Dictionary<TKey, TValue> 对应于Hashtable集合类

参考资料：
《你必须知道的.NET(第2版)》，作者王涛。

".NET泛型"系列包括：

.NET泛型01,为什么需要泛型,泛型基本语法

.NET泛型02,泛型的使用

.NET泛型03,泛型类型的转换,协变和逆变

.NET泛型04,使用Lazy<T>实现延迟加载