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C# 基础知识系列- 5 反射和泛型

前言

为什么要把反射和泛型放在一起讲呢，这里是处于个人对C#的一个很棒的观感，因为C#的反射是可以获取泛型里的元素的，而不像Java一个让我比较难受的地方就是Java的泛型实际编译的时候会擦除类型信息。
那么问题来了，什么是泛型，什么又是反射呢？

泛型

请原谅我先介绍泛型，因为没有泛型基础直接介绍反射是不完整的，就比如说你辛辛苦苦拿到一个类的反射信息，等用的时候才发现结果这是一个泛型类，那还得解析这个类的泛型的信息，这时候就必须先有一个泛型的基础。
那么什么是泛型呢，先看看百度百科给的定义：

泛型是程序设计语言的一种特性。允许程序员在强类型程序设计语言中编写代码时定义一些可变部分，那些部分在使用前必须作出指明。各种程序设计语言和其编译器、运行环境对泛型的支持均不一样。将类型参数化以达到代码复用提高软件开发工作效率的一种数据类型。泛型类是引用类型，是堆对象，主要是引入了类型参数这个概念。

额，说实话哈，有一部分我没看懂他写的是啥。根据我的理解，泛型就是模板类里套的参数。就好比我们从网上找到一个好看的PPT模板，我们在写PPT的时候根据我们的主题套用这个模板，然后写出一个很好看的PPT，被老板表扬升职加薪。嗯，事实上用好了泛型也会升职加薪。

泛型说的笼统一些就是类型参数化的过程，我们之前介绍的List就是一个泛型类。泛型分泛型类/接口和泛型方法。泛型类和泛型接口可以看做是一种，因为它的泛型参数是用在整个结构体里面的（注意不是结构，struct）；泛型方法又有参数泛型和返回值泛型两种。

声明一个泛型类/接口

public class Template<T>
{
	private T data;
	public void SetTemplate(T temp)
    {
    	data = temp;
    }
    public T GetTemplate()
    {
    	return data;
    }
}

上述示例是一个简单的泛型类，体现了泛型类的特点。在声明类的时候，声明一个泛型占位符T ，在下面的属性、字段、方法的参数和方法的返回值都可以使用这个占位符，约定类型一致。

泛型的接口和泛型类是一致的，只不过接口没有方法的实现内容也就是方法体而已。

泛型类的使用

// 继续上面的代码
Template<int> temp = new Template<int>();
temp.SetTemplate(10);
int ten = temp.GetTemplate();

使用泛型类和普通类不同的地方就是，泛型类告诉编译器你要传递的类型。使用<> 做标记，中间写类型，表示这是一个泛型为XXX的泛型类。通常与其他语言不同的地方是，C#的泛型支持所有类型，意思就是在没有额外声明的时候，可以使用任意类型作为泛型参数传递。

泛型方法

C#也可以声明一个方法为泛型方法，方法的泛型声明是声明在方法名的后面，参数列表的前方。

public void TemplateMethod<T>(T arg);
public T TemplateMethod1<T>();
public T TemplateMethod2<T>(T arg);

上述三个都是合规的泛型方法声明。泛型可以是参数，也可以是返回值，还能既是返回值又是参数。

那么问题来了，多个泛型参数该怎么声明？

如下：

public T2 TemplateMothod3<T1,T2>(T1 arg);
public T3 TemplateMothod4<T1,T2,T3>(T1 arg,T2 arg2);

在两个尖括号中间放入多个泛型，然后用逗号隔开，与参数列表和返回值的类型一一对应。

泛型方法的使用

TemplateMethod(10);// 方式 1
int it = TemplateMethod1<int>();// 方式 2

由于篇幅和时间的关系（主要是我写这篇的时候时间有点晚了。。）就不对之前所有的方法进行演示了。

这里简单介绍一下泛型方法的使用：

方式1 隐藏了一个泛型参数，这是因为如果泛型是参数的话，c#会根据参数的类型自动解析对应的泛型类型是什么，方式1 等同于TemplateMethod<int>(10);。
方式2 当泛型参数是返回值时，必须告知具体的泛型类型。

泛型约束和泛型标记

约束

在实际开发过程中，我们会对一些泛型类的泛型参数进行类型约束，那么泛型约束应该怎么写呢，看示例：

public void Demo<T>(T arg) where T : 约束内容
public void Demo<T,P>(T arg,P arg1) where T: 约束内容 where P:约束内容

如果对多个参数进行约束，就写多个where。

泛型的约束有一下几种：

class 表示这是个引用类型
new() 表示必须有一个无参构造函数
struct 表示是个结构体
具体的类名或接口名表示这个参数必须是这个类的子类或接口的实现类

泛型标记

在C#里有个很有意思的地方，那就是泛型标记。

泛型支持 in/out作为占位符T的前置标记。那这两个标记是什么意义呢，in表示这个类型参数只能作为参数列表的类型进行传递，out表示这是一个返回值的类型，示例如下：

public T2 Demo<in T1,out T2>(T1 t1);

类和方法的标记大同小易，基本上是一致的。

反射

反射在很多地方都有着使用，这里先简单的介绍一下C#中的反射相关内容，因为细讲的话会涉及到很多东西而且还需要很多前置概念，不过在自己写框架之前不需要涉及到太多反射的内容。

反射，英文名 reflect，简单的介绍就是将类型对象化，然后操作这个对象的技术。

我们先创建一个示例类：

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }

    public Person()
    {
        Name = "小李";
        Age = 24;
    }

    public Person(string name, int age)
    {
        Name = name;
        Age = age;
    }

    public string SayHi()
    {
        return "你好，我叫" + Name + "我的年纪是 " + Age;
    }
}

获取一个类型对象

首先需要注意的一个类：Type，这个类是反射技术里的基石，甚至可以说是核心，表示一个类的类型信息。

那么，我们该如何获取类型对象呢？在C#中常见的有如下两个方法：

使用typeof 关键字

Type personType = typeof(Person);

通过对象，使用GetType 方法

Person person = new Person();
Type personType = person.GetType();

如果我们在编写程序的时候，知道要获取什么类的Type对象的话，建议使用typeof获取。如果我们只有一个对象，需要通过这个对象进行操作的话，那么最好使用GetType来获取。

现在我们获取到了一个Person类的Type对象，可以用来做什么呢？

Type对象的用处

获取类名：personType.Name
获取所有属性：personType.GetProperties()
获取所有方法：personType.GetMethods()
获取所有构造函数：personType.GetConstructors()

现在我们一一介绍一下这四种写法：

第一条：顾名思义，获取到的结果是Person 这个值。

第二条：该方法会返回一个类型为PropertyInfo[] 的数组，这个数组里包含着所有使用public声明的属性。当然也可以通过指定的属性名获取属性对象：personType.GetProperty("Name") 这里会获取到Person类的Name属性。

第三条：获取该类所有public的方法，并将其封装成一组类型是MethodInfo的对象数组。同理，也可以根据方法名进行检索：personType.GetMethod("SayHi") ，就能获取对应的SayHi方法。不过，如果有同名方法的话，就可能会出现获取到的方法不是你想要的了。嗯，这部分会放到精讲反射的时候再来细说。

第四条：获取构造函数，返回的是一个类型是ConstructorInfo的数组，表示所有的构造方法，不过可惜的是，没有根据名字检索的方法了，因为构造方法就一个名。

使用PropertyInfo动态操作一个对象的属性值

我们通过上一小节获取到了一个类的属性PropertyInfo，现在可以利用这个属性进行后续的操作：

Person person = new Person();
Type personType = person.GetType();
PropertyInfo prop = personType.GetProperty("Name");//获取Name属性
Object value = prop.GetValue(person);// 获取 对象 person 的Name属性值
prop.SetValue(person, "wangyipeng");// 为对象 person的Name属性设置值为 wangyipeng

需要注意的是：

如果类的属性只有get，那么在调用SetValue时会报错。可能要问了，我们知道是有set，但是程序怎么判断呢？通过prop.CanWrite 的值进行判断，如果值是true则表明这个属性可以写入值，否则不能。

同理，可以很轻易的联想到如果只有set，那么GetValue也会报错，与之相对应的就是prop.CanRead属性了。

使用MethodInfo手动执行一个对象的方法

首先，获得到一个对象里的某一个方法：

Person person = new Person();
Type personType = person.GetType();
MethodInfo method = personType.GetMethod("SayHi");

现在获取到了方法对象，该怎么执行呢？

MethodInfo有一个Invoke方法，这个方法有两个重载版本。其中有一个是：Invoke(object obj, object[] parameters)，第一个参数是要执行的方法所属的对象，后面的数组参数是对应方法的参数列表，如果为空则填null即可。该方法有个返回值，类型是object，如果方法是没有返回值的方法，那么Invoke的返回值就是null。

通过反射获取一个对象

通过反射获取一个类的类型对象有几种方式，先介绍一个不用类型的方式：

Person p = Activator.CreateInstance<Person>();

这种方式有一个要求，Person必须有一个无参的构造函数。

第二种方式：

Type personType = typeof(Person);
object p = Activator.CreateInstance(personType);//使用无参构造函数
p = Activator.CreateInstance(personType, "小王", 19);//使用Person(string,int)这个构造函数

当需要传递参数的时候，参数类型必须与对应的构造函数一一对应，如果顺序变了，可能会出现找不到对应类的问题。

第三种：

//types 是参数列表的参数类型集合，顺序与实际参数顺序一致
ConstructorInfo cons = personType.GetConstructor(Type[] types);
/*
实际上应该是这个调用方
ConstructorInfo cos = personType.GetConstructor(new[]{ typeof(string), typeof(int)});
*/
object person  = cos.Invoke(new object[] {"王先生", 19});

这时候一个简单的反射介绍就到这里了，反射这里还有一大篇的内容要将。这部分我会放到基础篇完结之后再做一个统一介绍的。不过先道个歉，没介绍泛型在反射的应用。

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