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2020
10-09

详细介绍C# 泛型

　　　　在C#开发中，必不可少的要用到泛型。泛型是.NET2.0版本就有的，它广泛应用于C#框架中容器的使用中。下面我们来详细介绍一下。

　　一、泛型的主要优势

　　　　1.性能更高。

　　　　2.类型更安全。

　　　　3.代码更多的重用和扩展性。

　　二、泛型的基本使用

　　　　泛型的一个主要优点是性能，我们来看下面的例子：

static void Main(string[] args)
  {
   //不是泛型的集合类
   ArrayList list = new ArrayList();
   //添加一个值类型 装箱操作
   list.Add(12);
   //去除第一个元素12 拆箱操作
   int num = (int)list[0];
   Console.WriteLine(num);
   Console.WriteLine("执行结束");
   Console.ReadKey();
  }

元数据中ArrayList类的Add方法

//
  // 摘要:
  //  将对象添加到 System.Collections.ArrayList 的结尾处。
  //
  // 参数:
  // value:
  //  要添加到 System.Collections.ArrayList 末尾的 System.Object。该值可以为 null。
  //
  // 返回结果:
  //  value 已添加的 System.Collections.ArrayList 索引。
  //
  // 异常:
  // T:System.NotSupportedException:
  //  The System.Collections.ArrayList is read-only.-or- The System.Collections.ArrayList
  //  has a fixed size.
  public virtual int Add(object value);

　　　　相信大家都知道，装箱拆箱是比较损耗性能的，在执行add方法是， 把值类型转换成引用类型(装箱)，取出来时在去拆箱，那怎么样才能避免这种情况发生呢？

再来看下面代码：

//泛型集合类
   List<int> list = new List<int>();
   list.Add(12);
   int num = list[0];
   Console.WriteLine(num);
   Console.WriteLine("执行结束");
   Console.ReadKey();

　　　　这个时候，代码并没有发生装箱拆箱操作。

元数据中List类的Add方法

//
  // 摘要:
  //  将对象添加到 System.Collections.Generic.List`1 的结尾处。
  //
  // 参数:
  // item:
  //  要添加到 System.Collections.Generic.List`1 末尾的对象。对于引用类型，该值可以为 null。
  public void Add(T item);

　　　　代码写到这里时，我们只是创建了一个List泛型集合，你可能还感觉不到泛型优势到底在哪里，你也可能不知道泛型到底是怎么用的。好,下面我们写个测试还有自己实际应用的例子。

测试arraylist和list集合的性能

static void Main(string[] args)
  {
   //不是泛型的集合类
   ArrayList arylist = new ArrayList();
   //添加一个值类型 装箱操作

   //泛型集合类
   List<int> list = new List<int>();


   //计时类
   Stopwatch watch = new Stopwatch();
   watch.Start();//开始计时
   for (int i = 0; i < 10000000; i++)
   {
    arylist.Add(i);
   }
   watch.Stop();
   Console.WriteLine("Arraylist用时："+watch.ElapsedMilliseconds);

   Stopwatch watch1 = new Stopwatch();
   watch1.Start();//开始计时
   for (int i = 0; i < 10000000; i++)
   {
    list.Add(i);

   }
   watch1.Stop();
   Console.WriteLine("list用时：" + watch1.ElapsedMilliseconds);
   Console.WriteLine("执行结束");
   Console.ReadKey();
  }

　　　　执行结果：

　　　　以上的例子中，可以看出在计时的过程中代码写的重复了， 怎么解决这个问题呢， 泛型要排上用场了。

　　　　我们想一下，相同的操作（都是循环添加元素，计算用时）用同一个方法实现不就ok了，只不过这个方法是泛型的（可以接受ArrayList,也可以接受List），下面我们来写一下这个方法。　　

//我们用T来代表泛型
  public static long GetTime<T>(T t)
  {
   Stopwatch watch = new Stopwatch();
   watch.Start();//开始计时
   for (int i = 0; i < 10000000; i++)
   {
    t.Add(i);
   }
   watch.Stop();
   return watch.ElapsedMilliseconds;
  }

　　　　但是问题来了， 这里并没有Add方法让我们使用啊。 我们的思路是把这个T在调用时可以当作ArrayList类型， 也可以当作List类型，这里就设计到了泛型约束。

　　三、泛型约束

　　　　如果使用泛型时， 想要调用这个泛型类型中的方法， 那么就需要添加约束。泛型约束主要有以下几种：

约束 说明
where T:struct 对于结构的约束， T必须是值类型
where T:class T必须是引用类型
where T:ITest T必须实现了ITest接口
where T:Test T必须继承基类Test
where T:new() T必须有默认构造函数
where T:T2 T派生自泛型类型T2，也称为裸类型约束

我们接着上个泛型方法来修改，ArrayList和List都实现了接口IList ， 这个时候我们加上这个接口约束;

//我们用T来代表泛型
  public static long GetTime<T>(T t)where T:IList
  {
   Stopwatch watch = new Stopwatch();
   watch.Start();//开始计时
   for (int i = 0; i < 10000000; i++)
   {
    t.Add(i);
   }
   watch.Stop();
   return watch.ElapsedMilliseconds;
  }

调用结果:

　　　　代码写到这里时，相信你已经对泛型有所了解了，但是真要应用到自己以后的逻辑编程中时，一定要善于总结：相同类型的相同方法，或者业务逻辑相同，只有某个判断不同时，可以用上泛型，不仅高效还代码量小。

　　四、应用场景示范

　　　　在我们的项目开发中，数据库的增删改查肯定是少不了的， 在这里我们用泛型来定义增删改查的泛型类。 之后建立一个用户表（实际应用中对应数据库中表结构），数据库中每一个表都可以用泛型类中定义的方法， 不需要每一个都写增删改查操作，也是面向对象编程的一种思想：

public class BaseDal<T>where T:class ,new ()
 {
  //以下是增删查改示范
  public void Query(int id) {
   Console.WriteLine(typeof(T).Name+"查询方法,id="+id);
  }
  
  public void Update(T t) {

   Console.WriteLine(typeof(T).Name+"更新方法");
  }
  public void Delete(T t)
  {
   Console.WriteLine(typeof(T).Name + "删除方法");
  }

  public void Add(T t) {
   Console.WriteLine(typeof(T).Name + "添加方法");
  }
 }
public class User
 {
  public int Id { get; set; }
  public string Name { get; set; }
 }

调用示范

BaseDal<User> dal = new BaseDal<User>();
   var user = new User()
   {
    Id = 0,
    Name = "用户1"
   };
   dal.Add(user);
   dal.Query(0);
   user.Name = "用户11";
   dal.Update(user);
   dal.Delete(user);

   Console.ReadKey();

　　五、泛型的协变和抗变

　　　　协变和抗变主要是对参数和返回值的类型进行转换，在.NET4之后可以通过协变和抗变为泛型接口或这泛型委托添加这个扩展。

　　　　现在我们写俩个类Shape(形状)、Rectangle(矩形类)，Rectangle派生自Shape，写一个方法public static Rectangle GetRec() ;这个时候你会发现， 方法的泛型类型是抗变的， 就是我返回一个类型为Rectangle但是我可以用Shape来接收， 但泛型在NET4.0之前不支持这个方式， 泛型在NET4.0之后提供了支持泛型接口和泛型委托的协变和抗变。

普通方法抗变代码说明

//形状
 public class Shape
 {
  public double Width { get; set; }
  public double Height { get; set; }

  public override string ToString()
  {
   return string.Format("width:{0},height:{1}",Width,Height);
  }
 }

 //矩形
 public class Rectangle : Shape {

 }

///-----------------------------------方法与调用

public static Rectangle GetRec() {
   return new Rectangle();
  }
 Shape s = GetRec();
   Console.ReadKey();

　　　　1、泛型接口的协变

　　　　　　泛型接口在类型T前加上out关键字，这个时候泛型接口就是协变的，也就意味着返回类型只能是T。 直接看代码：

//泛型接口的协变
 public interface IIndex<out T>
 {
  T GetT(int index);
  int Count { get; }
 }


 public class RecCollection : IIndex<Rectangle>
 {
  private Rectangle[] data = new Rectangle[2] {
   new Rectangle() { Width=10,Height=20 },
   new Rectangle() {Width=20,Height=30 }
  };


  public int Count
  {
   get
   {
    return data.Count();
   }
  }

  public Rectangle GetT(int index)
  {
   return data[index];
  }
 }
//调用   
  Shape s1 = new RecCollection().GetT(1);
   Console.WriteLine(s1.ToString());

   IIndex<Rectangle> rec = new RecCollection();
   IIndex<Shape> shapes = rec;
   for (int i = 0; i < shapes.Count; i++)
   {
    Console.WriteLine(shapes.GetT(i));
   }
   Console.ReadKey();

以上代码可以看出， 我们把泛型接口的泛型定义为矩形(Rectangle)， 但是在接受的时候可以用基类(Shape) ,在这里实现了协变。

　　　　　　2.泛型接口的抗变

　　　　　　　　如果泛型类型用in关键字标注，那么这个泛型接口就是抗变的，这样，接口只能把泛型类型T用作其方法的输入。

//泛型接口的抗变
 public interface IDisplay<in T>
 {
  void Show(T item);
 }

 public class ShapeDisplay : IDisplay<Shape>
 {
  public void Show(Shape item)
  {
   Console.WriteLine(item);
  }
 }
//-------------------------以下调用------
　　Rectangle recs = new Rectangle() { Width=100,Height=200};
　　IDisplay<Shape> shapeDisplay = new ShapeDisplay();
　　shapeDisplay.Show(recs);

　　IDisplay<Rectangle> recDisplay = shapeDisplay;
　　recDisplay.Show(recs);
　　Console.ReadKey();

以上代码可以看出泛型也是支持抗变和协变的。

　　　　六、总结

　　　　　　泛型是C#语言发展带来的新方法，以上例子只是简单的运用，希望大家能通过以上例子有所启发，能在项目中更好的使用泛型。以上还有泛型缓存没有说到，大家有兴趣可以找下资料，今天就到这里吧， 没有说到的还有不好的地方， 欢迎大家指正！

以上就是详细介绍C# 泛型的详细内容，更多关于C# 泛型的资料请关注自学编程网其它相关文章！

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