.NET 泛型

• 泛型

     泛型将类型参数的概念引入 .NET Framework，类型参数使得设计如下类和方法成为可能：这些类和方法将一个或多个类型的指定推迟到客户端代码声明并实例化该类或方法的时候。例如，通过使用泛型类型参数 T，您可以编写其他客户端代码能够使用的单个类，而不致引入运行时强制转换或装箱操作的成本或风险。

     使用泛型类型可以最大限度地重用代码、保护类型的安全以及提高性能。泛型最常见的用途是创建集合类。可以创建自己的泛型接口、泛型类、泛型方法、泛型事件和泛型委托。可以对泛型类进行约束以访问特定数据类型的方法。关于泛型数据类型中使用的类型的信息可在运行时通过反射获取。

 

public class GenericList<T>
{
    void Add(T input) { }
}
class TestGenericList
{
    private class ExampleClass { }
    static void Main()
    {
        GenericList<int> list1 = new GenericList<int>();
        GenericList<string> list2 = new GenericList<string>();
        GenericList<ExampleClass> list3 = new GenericList<ExampleClass>();
    }
}

• 泛型类型参数
• 为泛型类、结构指定类型参数
• 为泛型成员指定类型参数
• 为泛型接口指定类型参数

• 泛型默认值类型
• 关键字：default

• 非泛型集合

     System.Collections中大量的定义了非泛型集合类和接口

• 常用类
• • ArrayList
  • Hashtable
  • Queue
  • SortedList
  • Stack

• 常用接口
• • ICollection
  • ICloneable
  • IDictionary
  • IEnumerable
  • IEnumerator
  • IList

• 性能问题

     使用非泛型集合时所有的数据都是被存放为object对象，所以在使用非泛型集合时存在装箱拆箱的过程，这是一个类似于数据转换的过程，如果存放的数据是值类型的还会涉及大量的内存堆栈转换操作，因此性能影响比较大。

• 类型安全问题

     也是因为非泛型集合存放数据使用的是object对象，所以在拆箱的过程中如果接收变量的类型与原类型不兼容则不会出现异常

• 自定义泛型方法

     泛型方法是使用类型参数声明的方法，泛型方法是一个加强版的方法重载方式，该方法最大的优势在于，只要维护一个方法的版本，而且它能以类型安全的方式操作任意给定参数类型的项，更为重要的是栈数据保留在栈上，堆数据保留在堆上。

 

static void Swap<T>(ref T lhs, ref T rhs)
{
    T temp;
    temp = lhs;
    lhs = rhs;
    rhs = temp;
}

• 自定义泛型类与结构

     泛型类封装不是特定于具体数据类型的操作。泛型类最常用于集合，如链接列表、哈希表、堆栈、队列、树等，其中，像从集合中添加和移除项这样的操作都以大体上相同的方式执行，与所存储数据的类型无关。

 

class BaseNode { }

class BaseNodeGeneric<T> { }

class NodeConcrete<T> : BaseNode { }

class NodeClosed<T> : BaseNodeGeneric<int> { }

class NodeOpen<T> : BaseNodeGeneric<T> { }

• 泛型基类

     泛型类可以作为其他类的基类。

• 派生规则
• 如果非泛型类扩展泛型类，派生类必须指定一个类型参数。
• 如果泛型基类定义了泛型虚方法和抽象方法，派生类必须使用指定类型参数重写泛型方法。
• 如果派生类也是泛型，则它能够重用类型占位符，不过派生类必须遵照基类中的任何约束。

• 类型参数的约束

在定义泛型类时，可以对客户端代码能够在实例化类时用于类型参数的类型种类施加限制。如果客户端代码尝试使用某个约束所不允许的类型来实例化类，则会产生编译时错误。这些限制称为约束。约束是使用 where 上下文关键字指定的。

     如果要检查泛型列表中的某个项以确定它是否有效，或者将它与其他某个项进行比较，则编译器必须在一定程度上保证它需要调用的运算符或方法将受到客户端代码可能指定的任何类型参数的支持。这种保证是通过对泛型类定义应用一个或多个约束获得的。例如，基类约束告诉编译器：仅此类型的对象或从此类型派生的对象才可用作类型参数。一旦编译器有了这个保证，它就能够允许在泛型类中调用该类型的方法。约束是使用上下文关键字 where 应用的。

 

class EmployeeList<T> where T : Employee, IEmployee, System.IComparable<T>, new() {}

• 类型参数约束表

约束	说明
T：结构	类型参数必须是值类型。可以指定除 Nullable 以外的任何值类型。有关更多信息，请参见使用可空类型（C# 编程指南）。
T：类	类型参数必须是引用类型，包括任何类、接口、委托或数组类型。
T：new()	类型参数必须具有无参数的公共构造函数。当与其他约束一起使用时，new() 约束必须最后指定。
T：<基类名>	类型参数必须是指定的基类或派生自指定的基类。
T：<接口名称>	类型参数必须是指定的接口或实现指定的接口。可以指定多个接口约束。约束接口也可以是泛型的。
T：U	为 T 提供的类型参数必须是为 U 提供的参数或派生自为 U 提供的参数。这称为裸类型约束。

• 未绑定的类型参数

没有约束的类型参数（如公共类 SampleClass<T>{} 中的 T）称为未绑定的类型参数。未绑定的类型参数具有以下规则：

• • 不能使用 != 和 == 运算符，因为无法保证具体类型参数能支持这些运算符。
  • 可以在它们与 System.Object 之间来回转换，或将它们显式转换为任何接口类型。
  • 可以将它们与 null 进行比较。将未绑定的参数与 null 进行比较时，如果类型参数为值类型，则该比较将始终返回 false。

• 裸类型约束

     用作约束的泛型类型参数称为裸类型约束。当具有自己的类型参数的成员函数需要将该参数约束为包含类型的类型参数时，裸类型约束很有用。

 

class List<T>
{
    void Add<U>(List<U> items) where U : T {}
}

     

     在上面的示例中，T 在 Add 方法的上下文中是一个裸类型约束，而在 List 类的上下文中是一个未绑定的类型参数。

     裸类型约束还可以在泛型类定义中使用。注意，还必须已经和其他任何类型参数一起在尖括号中声明了裸类型约束：

public class SampleClass<T, U, V> where T : V { }

 

     泛型类的裸类型约束的作用非常有限，因为编译器除了假设某个裸类型约束派生自 System.Object 以外，不会做其他任何假设。在希望强制两个类型参数之间的继承关系的情况下，可对泛型类使用裸类型约束。