8、泛型_.NET_编程开发_程序员俱乐部

首先陈述，这是一篇水文，因为文字内容比较干，主要是一些介绍和概念。但对泛型理解还是有一定的帮助。没有过多的代码解释，勿怪。

引入：.net2.0发布之后，C#编程语言开始支持泛型，用以增强它的特性，基于此，在基础类库中引入了一个以集合为中心的新命名空间：System.Collections.Generic命名空间。 

第一个问题：为什么要引入泛型。其实也就是和数组之间的区别之处。

1、之前提到过C#的数组，数组这种数据结构可以提供一组固定上限的同一类型项。但有很多时候，我们却需要更灵活的数据结构，例如，可以增长和收缩的容器。以及容器可以保存符合某个条件的对象。 2、类型安全和性能优势。（约束）   既然如此，那么就先从非泛型集合开始看起，逐渐过渡。  

一、非泛型集合

我们知道，我们经常用mscorlib.dll中的System.Collections命名空间中很多类来组织数据。例如，ArrayList、Hashtable、Queue、Stack、SortedList。 使用这些类将会导致许多问题。 1、低性能。特别在操作数据结构的时候（值类型）。当我们在经典的集合类中存储结构时，CLR必须执行大量的内存转换。 2、有些经典的集合类不是类型安全的，因为他们是为了操作System.Object类而开发的。因此，可以包含任何类型。   强调：任何使用.net2.0或者更高版本创建的项目都应该放弃使用System.Collections中的类，而使用System.Collections.Generic中的类。 

第一个问题，性能

之前提到，.net支持两大数据类型：值类型和引用类型。有时候我们需要使用一个类别的变量表示另一个类别的变量，于是C#提供了成为装箱的简单机制。这允许我们将值类型保存在引用类型变量中。 装箱：显示的将值类型分配给System.Object变量的过程。这个过程，CLR会在堆上分配新的对象并将值类型的值复制到那个实例上，返回给我们的是新分配在堆上对象的引用。 拆箱：与装箱相反，把保存在对象引用中的值转换回栈上的相应值类型。（更像是类型转换操作，但语义上却迥然不同，因为拆箱CLR会验收值类型是不是等价于装箱的类型，如果是则将值类型复制回本地栈变量上。）所以与转换不同，拆箱必须回到合适的数据类型。 注意：Console.WriteLine()方法操作的对象也是Object类型，故而当输出的时候，我们的值会被再次装箱。 装箱拆箱发生的步骤如下： 1.必须在托管堆上分配一个新对象。 2。基于栈数据的值必须被转移到新分配的内存位置。 3.在拆箱时，保存在堆上的对象中的值必须转移回栈。 4.堆上无用的对象（最后）会被回收。   由此可见，当我们操作大数据量的时候，建会产生大量的装箱拆箱操作，性能就是一个很大的问题了。理想情况下，我们应该可以在没有任何性能问题的容器中操作站数据，并且在获取数据的时候也不必使用try、catch作用域。（这正是泛型所实现的。） 

第二个问题，类型安全

前面提到，在System.Collections命名空间下大多数类所操作的都是Object类型，因此他们可以容纳任何类型，这就导致了类型安全问题。 而我们大多数情况下，需要一个类型安全的容器来操作特定的数据类型。而为了做到这些，我们需要自定义类型集合。 然而，自定义集合，却并没有消除装箱拆箱的损失，例如不管用哪种类型来保存整数，我们都不可避免的使用非泛型容器带来的装箱问题。   这就需要使用泛型，泛型可以消除上述带来的损耗和安全问题。与非泛型相比，泛型的优势如下： 1、更好的性能，不会导致装箱拆箱损耗。 2、类型安全，他们只包含指定类型。 3、大幅度减少了构建自定义类型集合的需要，因为基础类库提供了几个预制的容器。 

二、泛型类型参数的作用。

例如：List<T> 尖括号中的标记的正式名称为类型参数，通俗的可以将其称为占位符。<T>读作of T。 在创建泛型对象、实现泛型接口或调用泛型成员时，为泛型参数提供的值是由开发者决定的。 1、当我们为泛型类或结构指定特定的类型参数时候，例如Person类的泛型集合，List<Person>。当创建List<T>变量的时候，编译器并没有为List<T>创建全新的实现，而只处理你实际调用的泛型类型的成员。 2、除了可以给泛型类指定类型成员，还可以死给泛型成员指定类型成员（即方法和属性。）。例如List<int> intList;还有泛型接口，interface IComparable<T> 

三、System.Collections.Generic命名空间

之前我们学习过对象初始化语法，现在我们看一下集合初始化语法： 这种语法特性，让你可以用与填充基础数组类似的语法，来填充ArrayList或List<Y>等容器。 说明，只能支持Add()方法的类使用集合初始化语法，这是ICollection<T>或ICollection接口决定的。 如建立一个point集合类，可以如下表示： List<Point> mylit = new List<Point> {     new point{x=1,y=1},     new point{x=2,y=2},     ... }; 这种语法的好处是减少键盘输入，但是坏处则是影响可读性。   此命名空间下，包括几种泛型类。 List<T>，使用最广，用以动态调整的类型。 Stack<T>，栈，后进先出的数据集合，包含push和pop方法，分别比欧式进栈和出栈。 Queue<T>,队列，先进先出的数据集合，包括Dequeue和Enqueue方法，分别表示在移除开始处对象（并返回）和在队列末尾添加一个对象，除此之外，还有Peek方法，返回队列开始处对象，但并不移除。 SortedSet<T>，这个类中的项是自动排序的，在插入和移除之后，也能自动排序，因此该类十分有用。 

四、创建自定义的泛型方法/泛型结构和类。

传统方法，交换两个整数： Swap(ref int a, ref int  b){ int temp; temp = a; a = b; b = temp;} 如果我们继续要交换两个Person对象，则我们必须编写一个swap的新版本： Swap(ref Person a, ref Person b){ Person temp; temp = a; a = b; b = temp;} 如果需要交换其他的数据，则需要定义更多的方法，这就会给维护带来麻烦，如果想要有单一的方法，我们需要创建操作Object类型的方法，但这样会导致装箱、拆箱，类型安全，显示转换等问题。 如果你要创建的方法重载只是输入参数不同，可以使用泛型。方法如下： Swap<T>(ref T a, ref T b){T temp; temp = a; a = b; b = temp;}   我们还可以创建泛型类或结构：public class Point<T>{} 其中，我们可以是一个双精度的point也可以是一个int的point。 1、default（T），和泛型一块儿使用的时候，它表示一个类型参数的默认值。这非常有用，因为一个泛型类型预先并不知道实际的真为辅，因此无法安全的假设默认值是什么。默认值如下： 数值的默认值为0；引用类型的默认值是null；一个结构的字段被设为0（值类型）或null（引用类型）。 2、泛型基类，泛型类可以作为其他类的基类，它可以定义许多虚方法和抽象方法。但是要做到这些，泛型类需要遵循一些守则： 首先，如果一个非泛型类型扩展了一个泛型类，派生类必须指定一个类型参数。public class B：A<string>{}.其中A类为我们自定义的泛型类。 其次，如果泛型基类定义了泛型虚方法或抽象方法，派生类型必须使用指定类型参数重写泛型方法。 最后，如果派生类型也是泛型，则它能够（可选的）重用类型占位符。不过要注意派生类必须遵照基类中的任何约束。 

五，类型参数的约束

如本节描述，任何泛型都必须至少有一个类型参数，并在与泛型类型或参数交互时指定该类型参数，这可以使我们构建类型安全的代码。 .net平台使用where关键字可以得到更加具体的类型参数信息。下面几种约束表示如下： where T:struct,该类型参数<T>必须在其继承链中包含System.ValueType值类型，即必须为结构。 where T : class，和上面相反，不能包含值类型，必须为引用类型。 where T : new()，该类型参数<T>必须包含一个默认的构造函数，因为无法预知子定义构造函数格式，所以如果泛型类型必须创建一个类型参数的实例，这将是非常有用的。注意，在有多个约束的时候，此约束必须列在末尾。 where T : NameOfBaseClass，该类型参数<T>必须派生于NameOfBaseClass指定的类。 where T : NameOfInterface，同上，必须派生于指定接口，多个接口必须用逗号隔开。 例如，如果要指定泛型智能操作结构，可以这样： Swap<T>(ref T a, ref T b) where T : struct {....}。以这种方式约束了Swap方法就不能再对其他如string对象进行交换了，因为string是引用类型。 

六，小结

本小节主要陈述了泛型对比之前的经典容器有的一些优势。类型安全、高效、减少代码量。除此之外，还知道了泛型约束的一些知识。