30分鐘泛型教程
我們先來(lái)看一個(gè)最為常見(jiàn)的泛型類(lèi)型List<T>的定義
(真正的定義比這個(gè)要復(fù)雜的多，我這里刪掉了很多東西)
- [Serializable]
- public class List<T> : IList<T>, ICollection<T>, IEnumerable<T>
- {
- public T this[int index] { get; set; }
- public void Add(T item);
- public void Clear();
- public bool Contains(T item);
- public int IndexOf(T item);
- public bool Remove(T item);
- public void Sort();
- public T[] ToArray();
- }
List后面緊跟著一個(gè)<T>表示它操作的是一個(gè)未指定的數(shù)據(jù)類(lèi)型（T代表著一個(gè)未指定的數(shù)據(jù)類(lèi)型）
可以把T看作一個(gè)變量名，T代表著一個(gè)類(lèi)型，在List<T>的源代碼中任何地方都能使用T。
T被用作方法的參數(shù)和返回值。
Add方法接收T類(lèi)型的參數(shù)，ToArray方法返回一個(gè)T類(lèi)型的數(shù)組
注意：
泛型參數(shù)必須以T開(kāi)頭，要么就叫T，要么就叫TKey或者TValue；
這跟接口要以I開(kāi)頭是一樣的，這是約定。
下面來(lái)看一段使用泛型類(lèi)型的代碼
- var a = new List<int>();
- a.Add(1);
- a.Add(2);
- //這是錯(cuò)誤的，因?yàn)槟阋呀?jīng)指定了泛型類(lèi)型為int，就不能在這個(gè)容器中放入其他的值
- //這是編譯器錯(cuò)誤，更提升了排錯(cuò)效率，如果是運(yùn)行期錯(cuò)誤，不知道要多么煩人
- a.Add("3");
- var item = a[2];
請(qǐng)注意上面代碼里的注釋
二、泛型的作用(1)：
作為程序員，寫(xiě)代碼時(shí)刻不忘代碼重用。
代碼重用可以分成很多類(lèi)，其中算法重用就是非常重要的一類(lèi)，假設(shè)你要為一組整型數(shù)據(jù)寫(xiě)一個(gè)排序算法，又要為一組浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)寫(xiě)一個(gè)排序算法，如果沒(méi)有泛型類(lèi)型，你會(huì)怎么做呢？
你可能想到了方法的重載。
寫(xiě)兩個(gè)同名方法，一個(gè)方法接收整型數(shù)組，另一個(gè)方法接收浮點(diǎn)型的數(shù)組。
但有了泛型，你就完全不必這么做，只要設(shè)計(jì)一個(gè)方法就夠用了，你甚至可以用這個(gè)方法為一組字符串?dāng)?shù)據(jù)排序。
三、泛型的作用(2)：
假設(shè)你是一個(gè)方法的設(shè)計(jì)者，這個(gè)方法需要有一個(gè)輸入?yún)?shù)，但你并能確定這個(gè)輸入?yún)?shù)的類(lèi)型，那么你會(huì)怎么做呢？
有一部分人可能會(huì)馬上反駁：“不可能有這種時(shí)候！”
那么我會(huì)跟你說(shuō)，編程是一門(mén)經(jīng)驗(yàn)型的工作，你的經(jīng)驗(yàn)還不夠，還沒(méi)有碰到過(guò)類(lèi)似的地方。
另一部分人可能考慮把這個(gè)參數(shù)的類(lèi)型設(shè)置成Object的，這確實(shí)是一種可行的方案，但會(huì)造成下面兩個(gè)問(wèn)題，如果我給這個(gè)方法傳遞整形的數(shù)據(jù)（值類(lèi)型的數(shù)據(jù)都一樣），就會(huì)產(chǎn)生額外的裝箱、拆箱操作，造成性能損耗。
如果你這個(gè)方法里的處理邏輯不適用于字符串的參數(shù)，而使用者又傳了一個(gè)字符串進(jìn)來(lái)，編譯器是不會(huì)報(bào)錯(cuò)的，只有在運(yùn)行期才會(huì)報(bào)錯(cuò)。
(如果質(zhì)管部門(mén)沒(méi)有測(cè)出這個(gè)運(yùn)行期BUG，那么不知道要造成多大的損失呢)
這就是我們常說(shuō)的：類(lèi)型不安全。
四、泛型的示例：
像List<T>和Dictionary<TKey,TValue>之類(lèi)的泛型類(lèi)型我們經(jīng)常用到，下面我介紹幾個(gè)不常用到的泛型類(lèi)型。
ObservableCollection<T>
當(dāng)這個(gè)集合發(fā)生改變后會(huì)有相應(yīng)的事件得到通知。
請(qǐng)看如下代碼：
- static void Main(string[] args)
- {
- var a = new ObservableCollection<int>();
- a.CollectionChanged += a_CollectionChanged;
- }
- static void a_CollectionChanged(object sender, NotifyCollectionChangedEventArgs e)
- {
- //可以通過(guò)Action來(lái)判斷是什么操作觸發(fā)了事件
- //e.Action == NotifyCollectionChangedAction.Add
- //可以根據(jù)以下兩個(gè)屬性來(lái)得到更改前和更改后的內(nèi)容
- //e.NewItems;
- //e.OldItems;
- }
使用這個(gè)集合需要引用如下兩個(gè)名稱(chēng)空間
- using System.Collections.ObjectModel;
- using System.Collections.Specialized;
BlockingCollection<int>是線程安全的集合
來(lái)看看下面這段代碼
- var bcollec = new BlockingCollection<int>(2);
- //試圖添加1-50
- Task.Run(() =>
- {
- //并行循環(huán)
- Parallel.For(1, 51, i =>
- {
- bcollec.Add(i);
- Console.WriteLine("加入：" + i);
- });
- });
- Thread.Sleep(1000);
- Console.WriteLine("調(diào)用一次Take");
- bcollec.Take();
- //等待無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間
- Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
輸出結(jié)果為：
- 加入：1
- 加入：37
- 調(diào)用一次Take
- 加入：13
BlockingCollection<int>還可以設(shè)置CompleteAdding和IsCompleted屬性來(lái)拒絕加入新元素。
.NET類(lèi)庫(kù)還提供了很多的泛型類(lèi)型，在這里就不一一例舉了。
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五、泛型的繼承：
在.net中一切都繼承字Object，泛型也不例外，泛型類(lèi)型可以繼承自其他類(lèi)型。
來(lái)看一下如下代碼
- public class MyType
- {
- public virtual string getOneStr()
- {
- return "base object Str";
- }
- }
- public class MyOtherType<T> : MyType
- {
- public override string getOneStr()
- {
- return typeof(T).ToString();
- }
- }
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- {
- MyType target = new MyOtherType<int>();
- Console.WriteLine(target.getOneStr());
- Console.ReadKey();
- }
- }
泛型類(lèi)型MyOtherType<T>成功的重寫(xiě)了非泛型類(lèi)型MyType的方法。
如果我試圖按如下方式從MyOtherType<T>類(lèi)型派生子類(lèi)型就會(huì)導(dǎo)致編譯器錯(cuò)誤。
- //編譯期錯(cuò)誤
- public class MyThirdType : MyOtherType<T>
- {
- }
但是如果寫(xiě)成這種方式，就不會(huì)出錯(cuò)
- public class MyThirdType : MyOtherType<int>
- {
- public override string getOneStr()
- {
- return "MyThirdType";
- }
- }
注意：
如果按照如上寫(xiě)法，會(huì)造成類(lèi)型不統(tǒng)一的問(wèn)題，
如果一個(gè)方法接收MyThirdType類(lèi)型的參數(shù)，
那么不能將一個(gè)MyOtherType<int>的實(shí)例傳遞給這個(gè)方法，
然而一個(gè)方法如果接收MyOtherType<int>類(lèi)型的參數(shù)，
卻可以把MyThirdType類(lèi)型的實(shí)例傳遞給這個(gè)方法，
這是CLR內(nèi)部實(shí)現(xiàn)機(jī)制造成的，
這看起來(lái)確實(shí)很怪異！
寫(xiě)成如下方式也不會(huì)出錯(cuò)：
- public class MyThirdType<T> : MyOtherType<T>
- {
- public override string getOneStr()
- {
- return typeof(T).ToString() + " from MyThirdType";
- }
- }
此中訣竅，只可意會(huì)，不可言傳。
六、泛型接口
.NET類(lèi)庫(kù)里有很多泛型的接口，比如：IEnumerator<T>、IList<T>等，這里不對(duì)這些接口做詳細(xì)描述了，值說(shuō)說(shuō)為什么要有泛型接口。
其實(shí)泛型接口出現(xiàn)的原因和泛型出現(xiàn)的原因類(lèi)似，拿IComparable這個(gè)接口來(lái)說(shuō)，此接口只描述了一個(gè)方法：
- int CompareTo(object obj);
大家看到，如果是值類(lèi)型的參數(shù)，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致裝箱和拆箱操作。
同時(shí)，也不是強(qiáng)類(lèi)型的，不能在編譯期確定參數(shù)的類(lèi)型，有了IComparable<T>就解決掉這個(gè)問(wèn)題了：
- int CompareTo(T other);
七、泛型委托
委托描述方法，泛型委托的由來(lái)和泛型接口類(lèi)似。
定義一個(gè)泛型委托也比較簡(jiǎn)單：
- public delegate void MyAction<T>(T obj);
這個(gè)委托描述一類(lèi)方法，這類(lèi)方法接收T類(lèi)型的參數(shù)，沒(méi)有返回值。
來(lái)看看使用這個(gè)委托的方法：
- public delegate void MyAction<T>(T obj);
- static void Main(string[] args)
- {
- var method = new MyAction<int>(printInt);
- method(3);
- Console.ReadKey();
- }
- static void printInt(int i)
- {
- Console.WriteLine(i);
- }
由于定義委托比較繁瑣，.NET類(lèi)庫(kù)在System名稱(chēng)空間，下定義了三種比較常用的泛型委托。
Predicate<T>委托：
- public delegate bool Predicate<T>(T obj);
這個(gè)委托描述的方法為接收一個(gè)T類(lèi)型的參數(shù)，返回一個(gè)BOOL類(lèi)型的值，一般用于比較方法。
Action<T>委托
- public delegate void Action<T>(T obj);
- public delegate void Action<T1, T2>(T1 arg1, T2 arg2);
這個(gè)委托描述的方法，接收一個(gè)或多個(gè)T類(lèi)型的參數(shù)（最多16個(gè)，我這里只寫(xiě)了兩種類(lèi)型的定義方式），沒(méi)有返回值。
Func<T>委托
- public delegate TResult Func<TResult>();
- public delegate TResult Func<T, TResult>(T arg);
這個(gè)委托描述的方法，接收零個(gè)或多個(gè)T類(lèi)型的參數(shù)（最多16個(gè)，我這里只寫(xiě)了兩種類(lèi)型的定義方式），與Action委托不同的是，它有一個(gè)返回值，返回值的類(lèi)型為T(mén)Result類(lèi)型的。
關(guān)于委托的描述，您還可以看我這篇文章。
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八、泛型方法
泛型類(lèi)型中的T可以用在這個(gè)類(lèi)型的任何地方，然而有些時(shí)候，我們不希望在使用類(lèi)型的時(shí)候就指定T的類(lèi)型，我們希望在使用這個(gè)類(lèi)型的方法時(shí)，再指定T的類(lèi)型。
來(lái)看看如下代碼：
- public class MyClass
- {
- public TParam CompareTo<TParam>(TParam other)
- {
- Console.WriteLine(other.ToString());
- return other;
- }
- }
上面的代碼中MyClass并不是一個(gè)泛型類(lèi)型，但這個(gè)類(lèi)型中的CompareTo<TParam>()卻是一個(gè)泛型方法，TParam可以用在這個(gè)方法中的任何地方。
使用泛型方法一般用如下代碼就可以了：
- obj.CompareTo<int>(4);
- obj.CompareTo<string>("ddd");
然而，你可以寫(xiě)的更簡(jiǎn)單一些，寫(xiě)成如下的方式：
- obj.CompareTo(2);
- obj.CompareTo("123");
有人會(huì)問(wèn)：“這不可能，沒(méi)有指定CompareTo方法的TParam類(lèi)型，肯定會(huì)編譯出錯(cuò)的”
我告訴你：不會(huì)的，編譯器可以幫你完成類(lèi)型推斷的工作。
注意：
如果你為一個(gè)方法指定了兩個(gè)泛型參數(shù)，而且這兩個(gè)參數(shù)的類(lèi)型都是T，那么如果你想使用類(lèi)型推斷，你必須傳遞兩個(gè)相同類(lèi)型的參數(shù)給這個(gè)方法，不能一個(gè)參數(shù)用string類(lèi)型，另一個(gè)用object類(lèi)型，這會(huì)導(dǎo)致編譯錯(cuò)誤。
九、泛型約束
我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)泛型類(lèi)型，很多時(shí)候，我們不希望使用者傳入任意類(lèi)型的參數(shù)，也就是說(shuō)，我們希望“約束”一下T的類(lèi)型。
來(lái)看看如下代碼：
- public class MyClass<T> where T : IComparable<T>
- {
- public int CompareTo(T other)
- {
- return 0;
- }
- }
上面的代碼要求T類(lèi)型必須實(shí)現(xiàn)了IComparable<T>接口。
如你所見(jiàn)：泛型的約束通過(guò)關(guān)鍵字where來(lái)實(shí)現(xiàn)。
泛型方法當(dāng)然也可以通過(guò)類(lèi)似的方式對(duì)泛型參數(shù)進(jìn)行約束。
請(qǐng)看如下代碼：
- public class MyClass
- {
- public TParam CompareTo<TParam>(TParam other) where TParam:class
- {
- Console.WriteLine(other.ToString());
- return other;
- }
- }
上面代碼中用了class關(guān)鍵字約束泛型參數(shù)TParam；具體稍后解釋。
注意1：
如果我有一個(gè)類(lèi)型也定義為MyClass<T>但沒(méi)有做約束，那么這個(gè)時(shí)候，做過(guò)約束的MyClass<T>將與沒(méi)做約束的MyClass<T>沖突，編譯無(wú)法通過(guò)。
注意2：
當(dāng)你重寫(xiě)一個(gè)泛型方法時(shí)，如果這個(gè)方法指定了約束，在重寫(xiě)這個(gè)方法時(shí)，不能再指定約束了。
注意3：
雖然我上面的例子寫(xiě)的是接口約束，但你完全可以寫(xiě)一個(gè)類(lèi)型，比如說(shuō)BaseClass。而且，只要是繼承自BaseClass的類(lèi)型都可以當(dāng)作T類(lèi)型使用，你不要試圖約束T為Object類(lèi)型，編譯不會(huì)通過(guò)的。（傻子才這么干）
注意4：
有兩個(gè)特殊的約束：class和struct。
where T : class 約束T類(lèi)型必須為引用類(lèi)型
where T : struct 約束T類(lèi)型必須為值類(lèi)型
注意5：
如果你沒(méi)有對(duì)T進(jìn)行class約束，
那么你不能寫(xiě)這樣的代碼：T obj = null; 這無(wú)法通過(guò)編譯，因?yàn)門(mén)有可能是值類(lèi)型的。
如果你沒(méi)有對(duì)T進(jìn)行struct約束，也沒(méi)有對(duì)T進(jìn)行new約束。
那么你不能寫(xiě)這樣的代碼：T obj = new T(); 這無(wú)法通過(guò)編譯，因?yàn)橹殿?lèi)型肯定有無(wú)參數(shù)構(gòu)造器，而引用類(lèi)型就不一定了。
如果你對(duì)T進(jìn)行了new約束：where T : new(); 那么new T()就是正確的，因?yàn)閚ew約束要求T類(lèi)型有一個(gè)公共無(wú)參構(gòu)造器。
注意6：
就算沒(méi)有對(duì)T進(jìn)行任何約束，也有一個(gè)辦法來(lái)處理值類(lèi)型和引用類(lèi)型的問(wèn)題。
T temp = default(T);
如果T為引用類(lèi)型，那么temp就是null；如果T為值類(lèi)型，那么temp就是0；
注意7：
試圖對(duì)T類(lèi)型的變量進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)化，一般情況下會(huì)報(bào)編譯期錯(cuò)誤。
但你可以先把T轉(zhuǎn)化成object再把object轉(zhuǎn)化成你要的類(lèi)型（一般不推薦這么做，你應(yīng)該考慮把T轉(zhuǎn)化成一個(gè)約束兼容的類(lèi)型）。
你也可以考慮用as操作符進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)化，這一般不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但只能轉(zhuǎn)化成引用類(lèi)型。
關(guān)于泛型約束的內(nèi)容，我在這篇文章里也有提到。
十、逆變和協(xié)變
一般情況下，我們使用泛型時(shí)，由T標(biāo)記的泛型類(lèi)型是不能更改的。
也就是說(shuō),如下兩種寫(xiě)法都是錯(cuò)誤的：
- var a = new List<object>();
- List<string> b = a;
- var c = new List<string>();
- List<object> d = c;
注意：這里沒(méi)有寫(xiě)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，即使寫(xiě)了強(qiáng)制轉(zhuǎn)換也是錯(cuò)誤的，編譯就無(wú)法通過(guò)，然而泛型提供了逆變和協(xié)變的特性，有了這兩種特性，這種轉(zhuǎn)換就成為了可能。
逆變：
泛型類(lèi)型T可以從基類(lèi)型更改為該類(lèi)的派生類(lèi)型，用in關(guān)鍵字標(biāo)記逆變形式的類(lèi)型參數(shù)，而且這個(gè)參數(shù)一般作輸入?yún)?shù)。
協(xié)變：
泛型類(lèi)型T可以從派生類(lèi)型更改為它的基類(lèi)型，用out關(guān)鍵字來(lái)標(biāo)記協(xié)變形式的類(lèi)型參數(shù)，而且這個(gè)參數(shù)一般作為返回值。
如果我們定義了一個(gè)這樣的委托：
- public delegate TResult MyAction<in T,out TResult>(T obj);
那么，就可以讓如下代碼通過(guò)編譯（不用強(qiáng)制轉(zhuǎn)換）
- var a = new MyAction<object, ArgumentException>(o => new ArgumentException(o.ToString()));
- MyAction<string, Exception> b = a;
這就是逆變和協(xié)變的威力。
原文鏈接：http://www.cnblogs.com/liulun/archive/2013/05/02/3033599.html
