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.NET泛型解析

高洛峰

Dec 19, 2016 pm 03:55 PM

泛型

【1】：泛型介紹

泛型是C#2.0中一個重要的新特性，泛型是CLR和程式語言提供的一種特殊機制，它支援另一種形式的程式碼重用。泛型通常用與集合以及作用於集合的方法一起使用,當然也可以單獨使用.

C#是一種強類型的語言，在泛型沒有被提出之前，我們在使用集合的代碼的時候，每次對其進行轉換都需要隱式的強制轉換，我們都知道所有物件的最終基底類別是object，我們在每次使用object的時候，無論是變換什麼類型都要對其進行強制轉換。
那麼有了泛型之後,使用泛型我們就無需進行轉換,因為泛型根據接收者傳入的參數類型,直接將每個類型更改為所傳入的參數類型.
一般情況下，創建泛型類的過程為：從一個現有的特定類別開始，逐一將每個類型變更為類型參數，直到達到通用化和可用性的最佳平衡。建立您自己的泛型類別時，需要特別注意以下事項：

將哪些類型通用化為類型參數。

通常，能夠參數化的類型越多，程式碼就會變得越靈活，重複使用性就越好。但是，太多的通用化會使其他開發人員難以閱讀或理解程式碼。

如果存在約束，應對類型參數應用什麼約束

一條有用的規則是，應用盡可能最多的約束，但仍使您能夠處理必須處理的類型。例如，如果您知道您的泛型類別僅用於引用類型，則套用類別約束。這可以防止您的類別意外地用於值類型，並允許您對 T 使用 as 運算子以及檢查空值。

是否將泛型行為分解為基底類別和子類別。

由於泛型類別可以作為基底類別使用，此處適用的設計注意事項與非泛型類別相同。請參閱本主題後面有關從泛型基底類別繼承的規則。

是否實作一個或多個泛型介面。

例如，如果您設計一個類，該類將用於創建基於泛型的集合中的項，則可能必須實現一個接口，如 IComparable，其中 T 是您的類的類型。

【2】：泛型的表示方式

泛型可以為引用類型和值類型還有介面和委託，FCL( DLL程式集,包含了.NET框架下的各種DLL )類別中定義了一個泛型列表，用來管理一個物件集合，如果我們想要使用這個泛型列表，可以在使用時指定具體資料類型。
泛型的表示為「T」如：List, T 表示一個未指定的資料型別，我們可以看FCL類中泛型的引用定義：
System.Collections.Generic 命名空間包含定義泛型集合的介面和類，泛型集合允許使用者創建強類型集合，它能提供比非泛型強類型集合更好的類型安全性和效能。
創建泛型類別的過程為：從一個現有的具體類別開始，逐一將每個類型更改為類型參數，直至達到通用化和可用性的最佳平衡

【3】：泛型的好處

1 ：使程式碼更加的簡潔，清晰

從前面我們也提到了,泛型具備可重用性, 減少我們代碼量, 使我們的程序更容易開發和維護,舉例:
實例1 : 在從資料庫中取得資料庫的時候,我們常常會回傳一個DataTable類型,然後將其轉換為List集合. 那麼如果沒有泛型的話,我會一般會這樣來做.

public List<TrainingUser>GetTrainingUser(string userId)
        {
            DataTable dt =
                     SqliteHelper.ExecuteDataset(System.Data.CommandType.Text,
                        @"
                        SELECT DISTINCT UserId,TrainingId FROM TRAININGUSER AS TU
                        INNER JOIN [USER] AS U
                         ON U.ID = TU.USERID 
                        JOIN [TRAINING] AS T
                        ON T.ID = TU.TRAININGID
                        WHERE U.ID = &#39;"+userId+"&#39; AND T.ENDTIME > DATETIME(&#39;now&#39;, &#39;localtime&#39;) AND T.StartTime <= DATETIME(&#39;now&#39;, &#39;localtime&#39;) ;").Tables[0];
            return DataTableToList(dt);
        }
 
        private List<TrainingUser> DataTableToList(DataTabledt)
        {
            List<TrainingUser> list = new List<TrainingUser>();
            if(dt. Rows.Count > 0 )
            {
                foreach (DataRow row in dt .Rows)
                {
                    TrainingUser trainingUser = new TrainingUser();
                    if(row["UserId" ] != null)
                    {
                        trainingUser .UserId = row["UserId"].ToString();
                    }
                    if(row["TrainingId" ] != null)
                    {
                        trainingUser.TrainingId = row["TrainingId"].ToString();
                    }
                    list.Add(trainingUser);
                }
            }
            return list;
        }

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在方法DataTableToList中,我們傳入了一個DataTable的物件,然後在去循環遍歷每一行的物件值從而去賦值給TrainingUser類型物件,這只是其中的一個方法,如果我們的類型還有Training/User/Project等類型的話,我們是不是就要寫很多如同DataTableToList這樣的方法呢? 這就體現出了這樣的方式,會造成代碼的冗餘以及維護不便問題,那麼我們使用泛型來解決

實例2 : 使用泛型使上面的代碼更見的清晰,簡潔

public static List<T> ToList1<T>(DataTable dt) whereT : class, new()
        {
            var prlist =new List<PropertyInfo>();
            Type type = typeof(T);
            Array.ForEach(
                type.GetProperties(),
                p =>
                {
                    if(dt.Columns.IndexOf(p.Name) !=-1)
                    {
                        prlist.Add(p);
                    }
                });
            var oblist = new List<T>();
 
            // System.Data.SqlTypes.
            foreach(DataRow row in dt.Rows)
            {
                var ob = new T();
                prlist.ForEach(
                    p =>
                    {
                        if(row[p.Name] != DBNull.Value)
                        {
                            p.SetValue(ob, row[p.Name], null);
                        }
                    });
                oblist.Add(ob);
            }
 
            return oblist;
        }

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在上面的這個方法中,我們定義了一個泛型方法,內部實現中是使用了反射的原理,將DataTable轉換為了List(反射後續隨筆中總結,此處只關注泛型部分即可),我們定義了一個靜態的回傳值為List ,前面我們說過T : 代表任意型別(枚舉除外),ToList1,說明我們在呼叫這個方法的時候,同時要賦予方法名稱一個型別值,這個型別要和它的回傳值型別一致(泛型是型別安全的),Where : 用來限制T的條件,例如where T : class,new() 表示T 只能是一個類別,或者一個類型物件,那麼我們在呼叫的時候就可以這樣來

public List<TrainingUser>GetTrainingIdByUserId(string userId)
        {
              List<TrainingUser> trainingUserList =  DataTableHelper.ToList1<TrainingUser>(
                    SqliteHelper.ExecuteDataset(System.Data.CommandType.Text,
                        @"
                        SELECT DISTINCT UserId,TrainingId FROM TRAININGUSER AS TU
                        INNER JOIN [USER] AS U
                         ON U.ID = TU.USERID 
                        JOIN [TRAINING] AS T
                        ON T.ID = TU.TRAININGID
                        WHERE U.ID = &#39;"+ userId +"&#39; AND T.ENDTIME > DATETIME(&#39;now&#39;, &#39;localtime&#39;) AND T.StartTime <= DATETIME(&#39;now&#39;, &#39;localtime&#39;) ;").Tables[0]);
              return trainingUserList ;
        }

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代码中的DataTableHelper.ToList1 即为我们刚才所写的一个泛型方法,这样我们可以看到,ToList 传入的类型为TrainingUser,同时接收者为:List = List ,
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(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

private static void ListTest()
        {
            List<int>list = new List<int>();
            for(inti = 0; i < 100; i++)
            {
                list.Add(i);
                int a = list[i];
            }
            list =null;
        }
        private static void ArrListTest()
        {
            ArrayList arr = new ArrayList();
            for(inti = 0; i <100; i++)
            {
                arr.Add(i);
                int s = (int)arr[i];
            }
            arr = null;
        }
 
             Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            ListTest();
            Console.WriteLine(" 使用泛型List执行值类型方法历时 :  "+ sw.Elapsed.ToString());
            sw.Stop();
 
            Stopwatch sw1 = new Stopwatch();
            sw1.Start();
            ArrListTest();
            Console.WriteLine(" 使用非泛型ArrayList执行值类型方法历时 :  "+ sw1.Elapsed.ToString());
            sw1.Stop();
            Console.ReadLine();

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通过循环 100 来比较,结果为 :

.NET泛型解析

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 :

.NET泛型解析

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 :

.NET泛型解析

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:

.NET泛型解析

非泛型

.NET泛型解析

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 :

.NET泛型解析

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.NET泛型解析(上)

2015/07/03 · 开发 · .Net

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原文出处：刘彬的博客

【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 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.

public List<TrainingUser>GetTrainingUser(string userId)
        {
            DataTable dt =
                     SqliteHelper.ExecuteDataset(System.Data.CommandType.Text,
                        @"
                        SELECT DISTINCT UserId,TrainingId FROM TRAININGUSER AS TU
                        INNER JOIN [USER] AS U
                         ON U.ID = TU.USERID
                        JOIN [TRAINING] AS T
                        ON T.ID = TU.TRAININGID
                        WHERE U.ID = &#39;"+userId+"&#39; AND T.ENDTIME > DATETIME(&#39;now&#39;, &#39;localtime&#39;) AND T.StartTime <= DATETIME(&#39;now&#39;, &#39;localtime&#39;) ;").Tables[0];
            return DataTableToList(dt);
        }
 
        private List<TrainingUser> DataTableToList(DataTabledt)
        {
            List<TrainingUser> list = new List<TrainingUser>();
            if(dt. Rows.Count > 0 )
            {
                foreach (DataRow row in dt .Rows)
                {
                    TrainingUser trainingUser = new TrainingUser();
                    if(row["UserId" ] != null)
                    {
                        trainingUser .UserId = row["UserId"].ToString();
                    }
                    if(row["TrainingId" ] != null)
                    {
                        trainingUser.TrainingId = row["TrainingId"].ToString();
                    }
                    list.Add(trainingUser);
                }
            }
            return list;
        }

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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

public static List<T> ToList1<T>(DataTable dt) whereT : class, new()
        {
            var prlist =new List<PropertyInfo>();
            Type type = typeof(T);
            Array.ForEach(
                type.GetProperties(),
                p =>
                {
                    if(dt.Columns.IndexOf(p.Name) !=-1)
                    {
                        prlist.Add(p);
                    }
                });
            var oblist = new List<T>();
 
            // System.Data.SqlTypes.
            foreach(DataRow row in dt.Rows)
            {
                var ob = new T();
                prlist.ForEach(
                    p =>
                    {
                        if(row[p.Name] != DBNull.Value)
                        {
                            p.SetValue(ob, row[p.Name], null);
                        }
                    });
                oblist.Add(ob);
            }
 
            return oblist;
        }

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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 ,前面我们说过 T : 代表任意类型(枚举除外),ToList1,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

public List<TrainingUser>GetTrainingIdByUserId(string userId)
        {
              List<TrainingUser> trainingUserList =  DataTableHelper.ToList1<TrainingUser>(
                    SqliteHelper.ExecuteDataset(System.Data.CommandType.Text,
                        @"
                        SELECT DISTINCT UserId,TrainingId FROM TRAININGUSER AS TU
                        INNER JOIN [USER] AS U
                         ON U.ID = TU.USERID
                        JOIN [TRAINING] AS T
                        ON T.ID = TU.TRAININGID
                        WHERE U.ID = &#39;"+ userId +"&#39; AND T.ENDTIME > DATETIME(&#39;now&#39;, &#39;localtime&#39;) AND T.StartTime <= DATETIME(&#39;now&#39;, &#39;localtime&#39;) ;").Tables[0]);
              return trainingUserList ;
        }

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2 ：提升程序的性能

private static void ListTest()
        {
            List<int>list = new List<int>();
            for(inti = 0; i < 100; i++)
            {
                list.Add(i);
                int a = list[i];
            }
            list =null;
        }
        private static void ArrListTest()
        {
            ArrayList arr = new ArrayList();
            for(inti = 0; i <100; i++)
            {
                arr.Add(i);
                int s = (int)arr[i];
            }
            arr = null;
        }
 
             Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            ListTest();
            Console.WriteLine(" 使用泛型List执行值类型方法历时 :  "+ sw.Elapsed.ToString());
            sw.Stop();
 
            Stopwatch sw1 = new Stopwatch();
            sw1.Start();
            ArrListTest();
            Console.WriteLine(" 使用非泛型ArrayList执行值类型方法历时 :  "+ sw1.Elapsed.ToString());
            sw1.Stop();
            Console.ReadLine();

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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

從編譯中我們也能看出泛型方法中,接收的為Int32,非泛型為Object,其次泛型不會進行裝箱和拆箱操作,非泛型每次執行都要進行裝箱和拆箱操作.

3 ：類型安全

在實例1 , 2 ,3 中我們都有備註說明,泛型的發送著必須要和接收者進行一致,否則會報異常,例如:

實例4 :

將一個泛型演算法應用於一個具體的類型時，編譯器和CLR能理解開發人員的意圖，並保證只有與指定資料類型相容的物件才能隨同演算法使用，若試圖使用不相容類型的一個對象，會造成編譯時錯誤，或運行時拋出異常

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