.NET泛型解析(上)

【1】:泛型介绍

泛型是C#2.0中一个重要的新特性,泛型是CLR和编程语言提供的一种特殊机制,它支持另一种形式的代码重用。泛型通常用与集合以及作用于集合的方法一起使用,当然也可以单独使用.

C#是一种强类型的语言,在泛型没有被提出之前,我们在使用集合的代码的时候,每次对其进行转换都需要隐式的强制转换,我们都知道所有对象的最终基类是object,我们在每次使用object的时候,无论是变换什么类型都要对其进行强制转换。
那么有了泛型之后,使用泛型我们就无需进行转换,因为泛型根据接收者传入的参数类型,直接将每个类型更改为所传入的参数类型.
一般情况下,创建泛型类的过程为:从一个现有的具体类开始,逐一将每个类型更改为类型参数,直至达到通用化和可用性的最佳平衡。 创建您自己的泛型类时,需要特别注意以下事项:

  • 将哪些类型通用化为类型参数。

通常,能够参数化的类型越多,代码就会变得越灵活,重用性就越好。 但是,太多的通用化会使其他开发人员难以阅读或理解代码。

  • 如果存在约束,应对类型参数应用什么约束

一条有用的规则是,应用尽可能最多的约束,但仍使您能够处理必须处理的类型。 例如,如果您知道您的泛型类仅用于引用类型,则应用类约束。 这可以防止您的类被意外地用于值类型,并允许您对 T 使用 as 运算符以及检查空值。

  • 是否将泛型行为分解为基类和子类。

由于泛型类可以作为基类使用,此处适用的设计注意事项与非泛型类相同。 请参见本主题后面有关从泛型基类继承的规则。

  • 是否实现一个或多个泛型接口。

例如,如果您设计一个类,该类将用于创建基于泛型的集合中的项,则可能必须实现一个接口,如 IComparable,其中 T 是您的类的类型。

 

【2】:泛型的表示方式

泛型可以为引用类型和值类型还有接口和委托,FCL( DLL程序集,包含了.NET框架下的各种DLL )类中定义了一个泛型列表,用来管理一个对象集合,如果我们想要使用这个泛型列表,可以在使用时指定具体数据类型。
泛型的表示为 “T” 如:List<T>, T 表示一个未指定的数据类型,我们可以看一下FCL类中泛型的引用定义:
System.Collections.Generic 命名空间包含定义泛型集合的接口和类,泛型集合允许用户创建强类型集合,它能提供比非泛型强类型集合更好的类型安全性和性能。
创建泛型类的过程为:从一个现有的具体类开始,逐一将每个类型更改为类型参数,直至达到通用化和可用性的最佳平衡

 

【3】:泛型的好处

1 : 使代码更加的简洁,清晰

从前面我们也提到了,泛型具备可重用性 , 减少我们代码量, 使我们的程序更容易开发和维护,举例 :
实例 1 : 在从数据库中获取数据库的时候,我们经常会返回一个DataTable类型,然后将其转换为List集合. 那么如果没有泛型的话,我会一般会这样来做.

 

在方法DataTableToList中,我们传入了一个DataTable的对象,然后在去循环遍历每一行的对象值从而去赋值给TrainingUser类型对象,这只是其中的一个方法,如果我们的类型还有 Training/User/Project等类型的话,我们是不是就要写很多如同DataTableToList这样的方法呢? 这就体现出了这样的方式,会造成代码的冗余以及维护不便问题,那么我们使用泛型来解决

实例 2 : 使用泛型使上面的代码更见的清晰,简洁

在上面的这个方法中,我们定义了一个泛型方法,内部实现中是使用了反射的原理,将DataTable转换为了List(反射后续随笔中总结,此处只关注泛型部分即可),我们定义了一个静态的返回值为List<T> ,前面我们说过 T : 代表任意类型(枚举除外),ToList1<T>,说明我们在调用这个方法的时候,同时要赋予方法名一个类型值,这个类型要和它的返回值类型一致(泛型是类型安全的),Where : 用于限制T的条件 ,例如 where T : class,new() 表示 T 只能是一个类,或者一个类型对象,那么我们在调用的时候就可以这样来

代码中的DataTableHelper.ToList1<TrainingUser> 即为我们刚才所写的一个泛型方法,这样我们可以看到,ToList<T> 传入的类型为TrainingUser,同时接收者为:List<T> = List<TrainingUser> ,
这样即便我们后续还有Training/User/Project等其他的类型,我们都可以直接使用DataTableHelper.ToList1<T>(DataTable dt) 来进行类型转换.

2 : 提升程序的性能

泛型与非泛型相比较而言,性能要好一些,这是为什么? 首先,泛型的类型是由调用者(接收者),去直接赋值的(类型安全的), 那么就不会存在类型转换的问题,其次, 泛型减少了装箱和拆箱的过程.
实例 3 : 对于值类型泛型与非泛型的性能比较

通过循环 100 来比较,结果为 :

我们可以看到非泛型的时间要比泛型的时间多出0.0000523秒,泛型比非泛型的时间要多出一些, 那么我们将数值改动一下改为循环 1000次.得出结果为 :

泛型比非泛型执行的时间要短0.0000405秒
我们将时间在改动一下,改为 100000呢?结果为 :

这次差距为 0.0054621 并且随着执行次数的增长,非泛型相比泛型的时间会逐步的增加,
通过反编译我们也能看出 :
泛型:

非泛型

 

从编译中我们也能看出泛型方法中,接收的为Int32,非泛型为Object,其次泛型不会进行装箱和拆箱操作,非泛型每次执行都要进行装箱和拆箱操作.

3 : 类型安全

在实例1 , 2 ,3 中我们都有备注说明,泛型的发送着必须要和接收者进行一致,否则会报异常 ,例如 :

实例 4 :

将一个泛型算法应用于一个具体的类型时,编译器和CLR能理解开发人员的意图,并保证只有与指定数据类型兼容的对象才能随同算法使用,若试图使用不兼容类型的一个对象,会造成编译时错误,或者运行时抛出异常

此篇至此,下篇主要知识点 :

1、泛型方法
2、泛型接口
3、泛型约束(主要约束,次要约束,构造器约束)
4、泛型类型转型
5、泛型委托
6、泛型和反射
7、泛型和属性

 

参考资料 :

CLR C# Via
深入理解C#
https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/sz6zd40f.aspx
https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/0x6a29h6.aspx

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