C#基础系列—泛型(Generics)（上）

 

C#基础系列—泛型(Generics)（上）

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这是一篇关于C#泛型介绍的文章，除了基本的概念性介绍之外，我会加一些我自己的理解和我的想法。

 

下面我主要从这四个方面来谈谈C#泛型：

l 什么是泛型

l 泛型的优点

l 常用泛型介绍

l 设计泛型

 

什么是泛型

先一起看看官方（MSDN）怎么说：

Generics are classes, structures, interfaces and methods that have placeholders(type parameters) for one or more of the types they store or use.

泛型是带有一个或多个占位符（类型参数）的类，结构，接口或方法，这些占位符被它们保留或者使用。

 

举个例子可能说的更明白一点:

Class MyClass<T>

{

   public T amember;

   public void Method<T>(T obj){ }

}

这里我们有一个泛型的类和一个泛型的方法，<T>表示的就是占位符(placeholder)，但是T只能表示一种类型——任意的一种类型，可以是值类型，可以是引用类型，比如int, string, DateTime等等。在使用的时候，一旦指定了这个类型，那么就不允许更改了。

举个例子说，我们在某处有这么一行

MyClass<int> myObj = new MyClass<int>();

那么我们可以把这个类的定义想像成

Class MyClass<int>

{

   public int amember;

   public void Method<int>(int obj){ }

}

就是把T替换成了int，再简单不过了。

 

这里T灵活的表示了一个类型。如果我们需要支持多个类型，以两个类型为例，该如何写呢？

是 Class MyClass<T,U>

还是Class MyClass<T><U> ?

 

这个我们留在后面设计泛型的时候再来讨论。不过相信大家已经有了正确的判断。至于T，U，为什么用这两个字母，似乎这个没有规定，你用X，Y，Z也行；随便用什么字母都行，只要不是某种特定类型的，它都可以用作泛型。也不限定一个字母，两个字母，比如<Tu>，它也可以作泛型。

 

说了那么多，希望帮助大家理解什么是泛型。关于泛型类型的编译，有兴趣的可以看看下面这段我从别人那摘录的一段话。不明白也没关系，可以接着看下面的泛型的优点。

 

C#泛型编译机制    第一轮编译时，编译器只为Stack<T>类型产生“泛型版”的IL代码和元数据，并不进行泛型类型的实例化，T在中间只充当占位符。    JIT编译时，当JIT编译器第一次遇到Stack<int>时，将用int类型替换“泛型版”IL代码与元数据中的T -- 进行泛型类型的实例化。    CLR为所有类型参数为“引用类型”的泛型类型产生同一份代码，但如果类型参数为“值类型”，对每一个不同的“值类型”，CLR将为其产生一份独立的代码。

 

泛型的优点

l 提高性能

l 编译前检查

这是使用泛型最直接的好处。

什么时候能提高性能呢？

大家看看这段代码

public class Demo
   ...{
 
       public void UseGeneircs()
       ...{
           List<int> list = new List<int>();
           for (int i = 0; i < 1000; i++)
           ...{
               list.Add(i);
           }
 
           foreach (int value in list)
           ...{
               Console.WriteLine(value);
           }
       }
 
       public void NotUseGenerics()
       ...{
           ArrayList list = new ArrayList();
           for (int i = 0; i < 1000; i++)
           ...{
               list.Add(i);
           }
 
           foreach (int value in list)
           ...{
               Console.WriteLine(value);
           }
       }
   }

 

这里有两个方法，它们都是做一件事情，将1000个数放到一个集合中，然后再从中读取出来；区别是UseGeneric（）方法使用的是泛型集合，而NotUseGenerics()使用的是普通集合。我们知道ArrayList里的个体都是Object类型的，所以将值类型放进去的时候，必然有个装箱过程(Box)，在读取数据的时候，又有个拆箱的过程(UnBox)。

无论是拆箱还是装箱，都会带来额外的开销，而使用泛型则可以避免这种开销。因此在这种情况下，可以带来性能上的提高。

 

那编译前检查又有什么好处呢？

我们再看一段代码。

public class Demo2
    ...{
        public void UseGeneric()
        ...{
            List<string> list = new List<string>();
            list.Add("abc");
            list.Add(1);
        }
 
        public void NotUseGeneric()
        ...{
            ArrayList list = new ArrayList();
            list.Add("abc");
            list.Add(1);
        }
}

 

 

 这里还是做一个事情的两个方法，但是在编译的时候，UseGeneric()方法会报错：

The best overloaded method match for 'System.Collections.Generic.List<string>.Add(string)' has some invalid arguments

因为我们试图把一个整型值加进去。

而NotUseGeneric()方法却无动于衷。这样会带来什么样的不好呢？

进去容易出来难啊！因为ArrayList中的个体都是object类型的，我们无法判断哪一个是int，哪一个是string，所以也就很容易出现类型转换的错误。这样我们就把代码中的风险带到了运行时，这是很要命的。就像是你过年回家好不容易买到一张票，结果半道上查票的时候发现你买的是假票，把你赶下火车；而使用泛型就像是你买票的时候就帮你鉴别票的真伪，上车查票的时候你就放心多了。

 

常用泛型介绍

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。

还有数据类型，比如int，double，它们都可以加减乘除——与类型无关但执行方式相同。

 

List<> 和 ArrayList

Dictionary<,> 和HashTable