.NET泛型解析(上)-创新互联

【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。

泛型诞生之前：

C#是一种强类型的语言，在没有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。

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：

【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 :

 举例 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 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 = '"+userId+"' AND T.ENDTIME > DATETIME('now', 'localtime') AND T.StartTime <= DATETIME('now', 'localtime') ;").Tables[0];
            return DataTableToList(dt);
        }

        private List DataTableToList(DataTabledt)
        {
            List list = new List();
            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;
        }

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

举例 2 : 使用泛型使上面的代码更见的清晰,简洁

 public static List ToList1(DataTable dt) whereT : class, new()
        {
            var prlist =new List();
            Type type = typeof(T);
            Array.ForEach(
                type.GetProperties(),
                p =>
                {
                    if(dt.Columns.IndexOf(p.Name) !=-1)
                    {
                        prlist.Add(p);
                    }
                });
            var oblist = new List();
            // 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;
        }

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 ListGetTrainingIdByUserId(string userId)
        {
              List trainingUserList =  DataTableHelper.ToList1(
                    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 = '"+ userId +"' AND T.ENDTIME > DATETIME('now', 'localtime') AND T.StartTime <= DATETIME('now', 'localtime') ;").Tables[0]);
              return trainingUserList ;
        }

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()
        {
            Listlist = new List();
            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();

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 :

讲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，

在值类型中，泛型要比非泛型的性能高出很多，在引用类型中，泛型和非泛型的性能相差无几，但是代码简洁了很多。

 此篇至此,下篇主要知识点 :

1、泛型接口

2、泛型委托

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、泛型和反射

6、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/0x6a29h7.aspx

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