泛型是CLR 2.0的一个新特性,在CLR 1.0中,要创建一个灵活的类或方法,但该类或方法在编译期间不知道使用什么类,就得以Object类为基础。而Object在编译期间没有类型安全性,因此必须进行强制类型转换,同时,给值类型使用Object类会有性能损失。泛型类使用泛型类型,并可以根据需要用特定的类型替换泛型类型。这就保证了类型安全性:如果某个类型不支持泛型类,编译器就会报错。

  一、泛型有以下几个优点:

  1)性能

  对值类型使用非泛型集合类,在把值类型转换为引用类型,和把引用类型转换为值类型时,需要进行装箱和拆箱操作。装箱和拆箱的操作很容易实现,但是性能损失较大。假如使用泛型,就可以避免装箱和拆箱操作。

 ArrayList list=new ArrayList();
list.Add(); //装箱,list存放的是object类型元素,须将值类型转化为引用类型
int i=(int)list[]; //拆箱,list[0]的类型是object,要赋值就得把引用类型转化为值类型

  如果换成泛型编程,就不会有装箱和拆箱的性能损失。

List<T> list=new List<int>();
list.Add(); //因为指定了用int来实例化,因此不必装箱
int i=list[]; //同样地,访问时也不需要拆箱

  

  2)类型安全

  与ArrayList类一样,如果使用对象,可以在这个集合中添加任意类型。

  如果使用非泛型编程,如下代码,就有可能在某些情况下会发生异常。

ArrayList list=new ArrayList();
list.Add();
list.Add("string");
list.Add(new MyClass());

foreach(int i in list)
{
Console.WriteLine(i); //这里会有个异常,因为并不是集合中的所有元素都可以转化为int
 }

  如果该用泛型编程,则可以避免这种异常,让编译器检查出错误。

 List<int> list=new List<int>();
list.Add();
lsit.Add("string"); //编译时报错,只能报整数类型添加到集合中
list.Add(new MyClass()); //同上

  

  3)二进制代码重用

  泛型可以定义一次,用许多不同的类型实例化,不需要像C++模板那样访问源代码。泛型可以在一种语言中定义,在另一种.NET语言中使用。

  4)代码的扩展

  因为泛型类的定义会放在程序集中,所以用某个类型实例化泛型泛型类不会在IL代码中复制这些类。但是,在JIT编译器把泛型类编译为内部代码时,会给每个值类型创建一个新类。引用类型共享同一个内部类的所有实现代码。这是因为引用类型在实例化的泛型类中只需要4字节的内存单元(32位系统),就可以引用一个引用类型。值类型包含在实例化的泛型类的内存中。而每个值类型对内存的要求都不同,所以要为每个值类型实例化一个新类。

  二、泛型类的特性

  1)默认值

在给类型T初始化时,要注意不能把null赋予泛型类型。因为泛型类型也可以实例化为值类型,而null只能用于引用类型。为了解决这个问题,可以用default关键字。通过default关键字,将null赋予引用类型,将0赋予值类型。


 public T GetDoucumet()
{
T doc=default(T);
lock(this)
{
doc=documentQueue.Dequeue();
}
return doc;
}

补充:default关键字根据上下文可以有多种含义。switch语句使用default定义默认情况。在泛型中,根据泛型类型是引用类型还是值类型,default关键字用于将泛型类型初始化为null或0。

  2)约束

  如果泛型类需要调用泛型类型上的方法,就必须添加约束。


 publicclass DocumentManager<T>
{
privatereadonly Queue<T> documentQueue=new Queue<T>(); publicvoid AddDocument(T doc)
{
lock(this)
{
documentQueue.Enqueue(doc);
}
} publicbool IsDocumentAvailable
{
get
{
return documentQueue.Count>;
}
}
}  publicinterface IDocument
{
string Title{get;set;}
string Content{get;set;}
}  publicclass Document:IDocument
{
public Document()
{
} public Document(string title,string content)
{
this.title=title;
this.content=content;
} publicstring Title{get;set;}
publicstring Content{get;set;}
}

  如果使用DocumentManager<T>类显示文档,可以将类型T强制转换为IDocument接口


 publicvoid DisplayAllDocument()
{
foreach(T doc in documentQueue)
{
Console.WriteLine(((IDocument)doc).Title);
}
}

  假如类型T没有执行IDocument接口,这个类型转换就会生成一个异常,因此需给DocumentManager<T>类定义一个约束:T必须执行IDocument接口,为了在泛型类型的名称中指定该要求,将T改为TDocument。wherer子句指定了执行IDocument接口的要求。

 publicclass DocumentManager<TDocument>where TDocument:IDocument
{
....
}

  这样编写foreach语句就可以让类型T包含Title属性。


 publicvoid DisplayAllDocument()
{
foreach(TDocument doc in documentQueue)
{
Console.WriteLine(doc.Title);
}
}

  在Main()方法中,DocumentManager<T>类用Document类型来实例化,而Document类型执行了需要的IDocument接口。

 staticvoid Main()
{
DocumentManager<Document> dm=new DocumentManager<Document>();
dm.AddDocument(new Document("Title A","A"));
dm.AddDocument(new Document("Title B","B"));
dm.DisplayAllDocument();

  除此之外,泛型还有几种约束类型。如下:

  1)where T:struct  使用结构约束。类型T必须是值类型

  2)where T:class  类约束指定,类型T必须是引用类型

  3)where T:IFoo  指定类型T必须执行接口IFoo

  4)where T:Foo  指定类型T必须派生于基类Foo

  5)where T:new()  构造函数约束,指定类型T必须有一个默认构造函数

  6)where T:U  类型T1派生于泛型类型T2。该约束也成为裸类型约束。

  注意:使用泛型类型还可以合并多个约束。where T:IFoo,new()约束和MyClass<T>声明指定,类型T必须执行IFoo接口,且必须有一个默认构造函数。

 publicclass MyClass<T>where t:IFoo,new()
{
...
}

  

  3)继承

   泛型类型可以执行泛型接口,也可以派生于一个类。泛型类可以派生于泛型基类:


 publicclass Base<T>
{ }  publicclass Derived<T>:Base<T>
{ }

  要求必须重复接口的泛型类型,或者必须指定基类的类型。


 publicclass Base<T>
{ }  publicclass Derived<T>:Base<string>
{ }

  所以,派生类可以是泛型类或非泛型类。如可以定义一个抽象的泛型基类,它在派生类中用一个具体的类型实现。


 publicabstractclass Calc<T>
{
publicabstract T Add(T x,T y);
publicabstract T Sub(T x,T y);
}  publicclass SimpleCalc:Calc<int>
{
publicoverrideint Add(int x,int y)
{
return x+y;
} publicoverrideint Sub(int x,int y)
{
return x-y;
}
}

  4)静态成员

  泛型类的静态成员需要特别关注。泛型类的静态成员只能在类的一个实例中共享。

 publicclass StaticDemo<T>
{
publicstaticint x;
}

  对一个string类型和一个int类型使用了StaticDemo<T>类,所以存在两组静态字段:

 StaticDemo<string>.x=;
StaticDemo<int>.x=;
Console.WrileLine(StaticDemo<string>.x); //将会输出4
 
 
posted on 2011-01-13 20:38 阿寻 阅读(3719) 评论(1) 编辑 收藏

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