泛型类型(.NET 指南)

向右看齐 2021-06-26 16:06 469阅读 0赞

## 泛型类型概述 ##

在 .NET 中，开发人员随时会使用泛型，有时隐式使用，有时显式使用。 在 `.NET` 中使用 `LINQ` 时，你是否曾经注意到，使用的正是 `IEnumerable<T>`？ 或者，你是否曾经看到过有关使用实体框架来与数据库通信的“泛型存储库”在线示例，其中的大多数方法返回 `IQueryable`？ 你可能很想知道，这些示例中的 `T` 是什么意思，为什么要使用它？

泛型在 `.NET Framework 2.0` 中首次引入，它本质上是一个“代码模板”，可让开发人员定义类型安全数据结构，无需处理实际数据类型。 例如，`List<T>` 是一个可以声明的泛型集合，可与 `List<int>`、`List<string>` 或 `List<Person>` 等任何类型结合使用。

为方便理解泛型的作用，让我们看看添加泛型之前和之后的一个特定类：`ArrayList`。 在 `.NET Framework 1.0` 中，`ArrayList` 元素属于 `Object` 类型。 这意味着添加的任何元素都会以静默方式转换为 Object。 从列表读取元素时，会发生相同的情况。 此过程称为**装箱和取消装箱**，它会影响性能。 但更重要的是，在编译时无法确定列表中的数据类型。 这就使得某些代码不太可靠。 泛型解决了此问题，它可以定义每个列表实例将要包含的数据类型。 例如，只能将整数添加到 `List<int>`，只能将人员添加到 `List<Person>`。

泛型还可以在运行时使用。 这意味着，运行时知道你要使用的数据结构类型，并可以更高效地将数据结构存储在内存中。

下面的示例是一个小程序，演示了在运行时如何有效地了解数据结构类型：

using System;
      using System.Collections;
      using System.Collections.Generic;
      using System.Diagnostics;
    
      namespace GenericsExample { 
        class Program { 
          static void Main(string[] args) { 
            //泛型列表
            List<int> ListGeneric = new List<int> {  5, 9, 1, 4 };
            //非泛型列表
            ArrayList ListNonGeneric = new ArrayList {  5, 9, 1, 4 };
            //泛型列表排序的计时器
            Stopwatch s = Stopwatch.StartNew();
            ListGeneric.Sort();
            s.Stop();
            Console.WriteLine($"Generic Sort: {ListGeneric} \n Time taken: {s.Elapsed.TotalMilliseconds}ms");
    
            //非泛型列表排序的计时器
            Stopwatch s2 = Stopwatch.StartNew();
            ListNonGeneric.Sort();
            s2.Stop();
            Console.WriteLine($"Non-Generic Sort: {ListNonGeneric} \n Time taken: {s2.Elapsed.TotalMilliseconds}ms");
            Console.ReadLine();
          }
        }
      }

此程序将生成类似下面的输出：

Generic Sort: System.Collections.Generic.List`1[System.Int32]
     Time taken: 0.0034ms
    Non-Generic Sort: System.Collections.ArrayList
     Time taken: 0.2592ms

在此处可以看到的第一个优点是，泛型列表的排序比非泛型列表要快得多。 还可以看到，泛型列表的类型是不同的 (`[System.Int32]`)，而非泛型列表的类型已通用化。 由于运行时知道泛型 `List<int>` 的类型是 `Int32`，因此可以将列表元素存储在内存中的基础整数数组内；而非泛型 `ArrayList` 必须将每个列表元素强制转换为对象。 如本示例中所示，多余的强制转换会占用时间，降低列表排序的速度。

运行时知道泛型类型的另一个优点是可以改善调试体验。 在 `C#` 中调试泛型时，可以知道数据结构中每个元素的类型。 如果不使用泛型，则无从知道每个元素的类型是什么。