C#泛型学习笔记

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C#泛型学习笔记

本笔记摘抄自：https://www.cnblogs.com/dotnet261010/p/9034594.html，记录一下学习过程以备后续查用。

一、什么是泛型

泛型是C#2.0推出的新语法，不是语法糖，而是2.0由框架升级提供的功能。泛型类就类似于一个模板，可以在需要时为这个模板传入任何我们需要的类型。

二、为什么使用泛型

下面代码演示输出几种类型的相关信息：

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运行结果如下：

上面3个方法很相似，除了参数类型不同外，实现的功能是一样的，可以稍作优化。

下面代码演示使用继承的方式输出几种类型的相关信息：

	 View Code

功能实现没有问题，只是object与其它类型的转换，涉及到装箱和拆箱的过程，这个是会损耗程序的性能的。

三、泛型类型参数

在泛型类型或方法的定义中，泛型类型参数可认为是特定类型的占位符。

下面代码演示使用泛型的方式输出几种类型的相关信息：

	 View Code

运行结果如下：

1、为什么泛型可以解决上面的问题呢？

泛型是延迟声明的：即定义的时候没有指定具体的参数类型，把参数类型的声明推迟到调用的时候才给它指定。

2、泛型究竟是如何工作的呢？

程序执行原理：控制台程序最终会编译成一个exe程序。当exe被点击的时候，会经过JIT(即时编译器)的编译，最终生成二进制代码才能被计算机执行。

泛型工作原理：泛型加入到语法以后，VS自带的编译器做了升级，升级之后编译时若遇到泛型，会做特殊的处理：生成占位符。然后经过JIT编译的时候，

会把上面编译生成的占位符替换成具体的数据类型。

下面代码演示泛型占位符：

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运行结果如下：

3、泛型性能问题

下面代码演示泛型性能测试：

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运行结果如下：

从结果可以看出，泛型的性能是最高的。

四、泛型类

下面代码演示泛型类：

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运行结果如下：

五、泛型接口

注：泛型在声明的时候可以不指定具体的类型，继承的时候也可以不指定具体类型，但是在使用的时候必须指定具体类型。

下面代码演示泛型接口：

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运行结果如下：

六、泛型委托

下面代码演示泛型委托：

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运行结果如下：

七、泛型约束

泛型约束，实际上就是约束的类型T，使T必须遵循一定的规则。比如T必须继承自某个类或者T必须实现某个接口等等。

怎样给泛型指定约束？其实也很简单，只需要where关键字，加上约束的条件。

泛型约束总共有五种：

约束	s说明
T：结构	类型参数必须是值类型
T：类	类型参数必须是引用类型；这一点也适用于任何类、接口、委托或数组类型。
T：new()	类型参数必须具有无参数的公共构造函数。当与其他约束一起使用时，new() 约束必须最后指定。
T：<基类名>	类型参数必须是指定的基类或派生自指定的基类。
T：<接口名称>	类型参数必须是指定的接口或实现指定的接口。可以指定多个接口约束。约束接口也可以是泛型的。

7.1基类约束

下面代码演示基类约束：

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运行结果如下：

注：基类约束时，基类不能是密封类，即不能是sealed类。sealed类表示该类不能被继承，在这里用作约束就无任何意义了，因为sealed类没有子类。

7.2接口约束

下面代码演示接口约束：

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运行结果如下：

7.3引用类型约束 class

引用类型约束保证T一定是引用类型的。

下面代码演示引用类型约束：

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运行结果如下：

7.4值类型约束 struct

值类型约束保证T一定是值类型的。

下面代码演示值类型约束：

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运行结果如下：

7.5无参数构造函数约束 new()

下面代码演示无参数构造函数约束：

	 View Code

运行结果如下：

从上面可以看出，泛型约束可以有多个，但是有多个泛型约束时，new()约束要放到最后。

八：泛型的协变和逆变

协变和逆变是在.NET 4.0的时候出现的，只能放在接口或者委托的泛型参数前面，out协变covariant，用来修饰返回值；in：逆变contravariant，用来修饰

传入参数。

下面代码演示父类与子类的声明方式：

	 View Code

以上代码是可以正常运行的。假如使用下面的声明方式，是否正确呢？

List<Animal> list = new List<Cat>();

答案是错误的，因为List<Animal>和List<Cat>之间没有父子关系。

解决方法是使用协变的方式：

IEnumerable<Animal> List1 = new List<Animal>();
IEnumerable<Animal> List2 = new List<Cat>();

按F12查看IEnumerable定义：

可以看到，在泛型接口的T前面有一个out关键字修饰，而且T只能是返回值类型，不能作为参数类型，这就是协变。使用协变以后，左边声明的是基类，

右边的声明可以是基类或者基类的子类。

协变除了可以用在接口上面外，还可以用在委托上面：

Func<Animal> func = new Func<Cat>(() => null);

除了使用.NET框架定义好协变以外，我们也可以自定义协变：

//使用自定义协变
ICustomerListOut<Animal> customerList1 = new CustomerListOut<Animal>();
ICustomerListOut<Animal> customerList2 = new CustomerListOut<Cat>();

再来看看逆变：

在泛型接口的T前面有一个In关键字修饰，而且T只能方法参数，不能作为返回值类型，这就是逆变。

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使用自定义逆变：

//使用自定义逆变
ICustomerListIn<Cat> customerListCat1 = new CustomerListIn<Cat>();
ICustomerListIn<Cat> customerListCat2 = new CustomerListIn<Animal>();

协变和逆变也可以同时使用。

下面代码演示自定义协变与逆变：

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运行结果如下：

九、泛型缓存

类中的静态类型无论实例化多少次，在内存中只会有一个，静态构造函数只会执行一次。在泛型类中，T类型不同，每个不同的T类型，都会产生一个不同

的副本，所以会产生不同的静态属性、不同的静态构造函数。

下面代码演示泛型缓存：

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运行结果如下：

从上面的截图中可以看出，泛型会为不同的类型都创建一个副本，因此静态构造函数会执行5次，另外每次静态属性的值都是一样的。利用泛型的这一特性，可以实现缓存。

注：只能为不同的类型缓存一次；泛型缓存比字典缓存效率高；泛型缓存不能主动释放。

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