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[.net 面向对象编程基础] (18) 泛型
上一节我们说到了两种数据类型数组和集合，数组是指包含同一类型的多个元素，集合是指.net中提供数据存储和检索的专用类。
数组使用前需要先指定大小，并且检索不方便。集合检索和声明方便，但是存在类型安全问题，本来使一个类型安全的C#变得不安全了。
集合为了解决数组预设大小的问题，采取了一种自动扩容的办法，这样当大小不够时，他就创建一个新的存储区域，把原有集合的元素复制过来。如此又对性能上也是有很大的影响。
上节我们说到解决这些缺陷的方法，那就是.NET 2.0以后，微软程序猿们推出来的新特性——泛型。
1.什么是泛型？
泛型是具有占位符（类型参数）的类、结构、接口和方法，这些占位符是类、结构、接口和方法所存储或使用的一个或多个占位符。
这个概念听起来比较绕，其实理解起来也不难，我的理解是类、接口、委托、结构或方法中有类型参数就是泛型类型，这样就有类型参数的概念。泛型集合类可以将类型参数用作它存储对象的点位符；类型参数作为其字段或方法的参数类型出现（这是MSDN中的描述）。
泛型集合所在的命我空间为：System.Collections.Generic
而List类是ArrayList的泛型等效类。该类使用大小按需动态增加的数组实现IList接口。使用方法就是IList<T>和List<T>,这个T就是你要指定的集合的数据或对象类型。
2.泛型声明
泛型类： class Name<t>{}
泛型方法: void Name(T t){}
泛型接口：interface IName<T>{}
泛型结构：struct Name<T>{}
泛型委托：public delegate void Name<T>(T param);
3.泛型方法
泛型我们在定义的时候，说明了他是可以使用占位符来占位类、结构、接口和方法的。我们先看一下方法使用泛型的例子。
我们还是使用前面的例子来看一下使用泛型：
类之间的关系UML图如下：
我们调用假如要实现，让每个动物都叫几声。该如何写呢？
1 /// <summary> 2 /// 动物类(父类 抽象类) 3 /// </summary> 4 abstract class Animal 5 { 6 /// <summary> 7 /// 名字 8 /// 说明：类和子类可访问 9 /// </summary> 10 protected string name; 11 12 /// <summary> 13 /// 构造函数 14 /// </summary> 15 /// <param name="name"></param> 16 public Animal(string name) 17 { 18 this.name = name; 19 } 20 21 private int shoutNum = 8; 22 public int ShoutNum 23 { 24 get { return shoutNum; } 25 set { shoutNum = value; } 26 } 27 28 /// <summary> 29 /// 名字(虚属性) 30 /// </summary> 31 public virtual string MyName 32 { 33 get { return this.name; } 34 } 35 36 /// <summary> 37 /// 叫声，这个方法去掉虚方法，把循环写在这里 38 /// </summary> 39 public void Shout() 40 { 41 string result = ""; 42 for (int i = 0; i < ShoutNum; i++) 43 result += getShoutSound() + "！"; 44 45 Console.WriteLine(MyName); 46 Console.WriteLine(result); 47 } 48 49 /// <summary> 50 /// 创建一个叫声的虚方法，子类重写 51 /// </summary> 52 /// <returns></returns> 53 public virtual string getShoutSound() 54 { 55 return ""; 56 } 57 58 /// <summary> 59 /// 让所有动集合类的动物叫三次并报名字 (泛型) 60 /// </summary> 61 /// <param name="animal"></param> 62 public static void AnimalShout(IList<Animal> animal) 63 { 64 DateTime dt = System.DateTime.Now; 65 foreach (Animal anm in animal) 66 { 67 anm.Shout(); 68 } 69 Console.WriteLine("使用泛型让所有动物叫一遍所用时间为：" + (System.DateTime.Now - dt).TotalMilliseconds +"毫秒"); 70 } 71 /// <summary> 72 /// 让所有动集合类的动物叫三次并报名字 (重载方法 集合) 73 /// </summary> 74 /// <param name="animal"></param> 75 public static void AnimalShout(ArrayList animal) 76 { 77 DateTime dt = System.DateTime.Now; 78 foreach (Animal anm in animal) 79 { 80 anm.Shout(); 81 } 82 Console.WriteLine("使用集合让所有动物叫一遍所用时间为：" + (System.DateTime.Now - dt).TotalMilliseconds + "毫秒"); 83 } 84 85 /// <summary> 86 /// 让所有动集合类的动物叫三次并报名字 (重载方法 数组) 87 /// </summary> 88 /// <param name="animal"></param> 89 public static void AnimalShout(Animal[] animal) 90 { 91 DateTime dt = System.DateTime.Now; 92 foreach (Animal anm in animal) 93 { 94 anm.Shout(); 95 } 96 Console.WriteLine("使用数组让所有动物叫一遍所用时间为：" + (System.DateTime.Now - dt).TotalMilliseconds + "毫秒"); 97 } 98 } 99 100 101 /// <summary> 102 /// 狗（子类） 103 /// </summary> 104 class Dog : Animal 105 { 106 string myName; 107 public Dog(string name) 108 : base(name) 109 { 110 myName = name; 111 } 112 113 /// <summary> 114 /// 名字(重写父类属性) 115 /// </summary> 116 public override string MyName 117 { 118 get { return "我是：狗狗，我叫：" + this.name; } 119 } 120 121 /// <summary> 122 /// 叫（重写父类方法） 123 /// </summary> 124 public override string getShoutSound() 125 { 126 return "汪！"; 127 } 128 } 129 130 /// <summary> 131 /// 狗（子类） 132 /// </summary> 133 class ShepherdDog : Dog 134 { 135 string myName; 136 public ShepherdDog(string name) 137 : base(name) 138 { 139 myName = name; 140 } 141 142 /// <summary> 143 /// 名字(重写父类属性) 144 /// </summary> 145 public override string MyName 146 { 147 get { return "我是：牧羊犬，我叫：" + this.name; } 148 } 149 150 /// <summary> 151 /// 叫（重写父类方法） 152 /// </summary> 153 public override string getShoutSound() 154 { 155 return "汪~呜！"; 156 } 157 } 158 159 /// <summary> 160 /// 猫（子类） 161 /// </summary> 162 class Cat : Animal 163 { 164 string myName; 165 public Cat(string name) 166 : base(name) 167 { 168 myName = name; 169 } 170 /// <summary> 171 /// 名字(重写父类属性) 172 /// </summary> 173 public override string MyName 174 { 175 get { return "我是：猫咪，我叫：" + this.name; } 176 177 } 178 179 /// <summary> 180 /// 叫（重写父类方法） 181 /// </summary> 182 public override string getShoutSound() 183 { 184 return "喵！"; 185 } 186 } 187 188 /// <summary> 189 /// 猫（子类） 190 /// </summary> 191 class PersianCat : Cat 192 { 193 string myName; 194 public PersianCat(string name) 195 : base(name) 196 { 197 myName = name; 198 } 199 /// <summary> 200 /// 名字(重写父类属性) 201 /// </summary> 202 public override string MyName 203 { 204 get { return "我是：波斯猫，我叫：" + this.name; } 205 206 } 207 208 /// <summary> 209 /// 叫（重写父类方法） 210 /// </summary> 211 public override string getShoutSound() 212 { 213 return "喵~呜！"; 214 } 215 } 216 217 /// <summary> 218 /// 羊（子类） 219 /// </summary> 220 class Sheep : Animal 221 { 222 string myName; 223 public Sheep(string name) 224 : base(name) 225 { 226 myName = name; 227 } 228 /// <summary> 229 /// 名字(重写父类属性) 230 /// </summary> 231 public override string MyName 232 { 233 get { return "我是：羊羊，我叫：" + this.name; } 234 235 } 236 /// <summary> 237 /// 叫（重写父类方法） 238 /// </summary> 239 public override string getShoutSound() 240 { 241 return "咩！"; 242 } 243 }
调用方法：
1 //数组 2 Animal[] animalArray = new Animal[] { new Dog("旺财"), new Cat("小花"), new Cat("阿狸"), new Sheep("纯羊"), new Dog("小白"), new ShepherdDog("汪羊"), new PersianCat("机猫") }; 3 4 //泛型 5 IList<Animal> animal = new List<Animal>(); 6 animal.Add(new Dog("旺财")); 7 animal.Add(new Cat("小花")); 8 animal.Add(new Cat("阿狸")); 9 animal.Add(new Sheep("纯羊")); 10 animal.Add(new Dog("小白")); 11 animal.Add(new ShepherdDog("汪羊")); 12 animal.Add(new PersianCat("机猫")); 13 14 //集合 15 ArrayList animalArrayList = new ArrayList(); 16 animalArrayList.Add(new Dog("旺财")); 17 animalArrayList.Add(new Cat("小花")); 18 animalArrayList.Add(new Cat("阿狸")); 19 animalArrayList.Add(new Sheep("纯羊")); 20 animalArrayList.Add(new Dog("小白")); 21 animalArrayList.Add(new ShepherdDog("汪羊")); 22 animalArrayList.Add(new PersianCat("机猫")); 23 24 25 //调用重载方法看它们的执行叫8次并报名字所需时间 26 Animal.AnimalShout(animalArray); 27 Animal.AnimalShout(animal); 28 Animal.AnimalShout(animalArrayList); 29 Console.ReadLine();
执行结果如下：
以上的实例并没有模拟出能客观测试效率的环境，因为根据我们的经验数组并不能接受不同类型的元素，而集合和泛型可以，如果使用不同数据测试，也不是客观的。以上实例主要反映了泛型、数组、集合的使用方法，小伙伴们不要太纠结测试时间，不过泛型的时间确实是比较快的。有了泛型小伙伴们就不要再使用ArrayList这个不安全类型了。
数组、List和ArrayList的区别:
上节说了数组和集合ArrayList的区别，这节我们使用了泛型，再说一下他们三者的区别
数组:
（1）在内存中是连续存储的，所以它的索引速度是非常的快，而且赋值与修改元素也很简单。
（2）但是数组也存在一些不足的地方。比如在数组的两个数据间插入数据也是很麻烦的，还有我们在声明数组的时候，必须同时指明数组的长度，数组的长度过长，会造成内存浪费，数组和长度过短，会造成数据溢出的错误。这样如果在声明数组时我们并不清楚数组的长度，就变的很麻烦了.
集合ArrayList:
集合的出现就是为了解决数组的缺陷，但他本身也有缺陷，直到.NET 2.0以后出现泛型，我们可以说这是微软设计上的失误。
(1).ArrayList并非类型安全
ArrayList不论什么类型都接受，实际是接受一个object类型。
比如如下操作：
ArrayList ar = new ArrayList();
ar.Add(111);
ar.Add("bbb");
我们使用foreach遍历的时候 foreach(int array in ar){}那么遇到”bbb”则程度报错，因此我们说他是非安全类型。
(2).遍历ArrayList资源消耗大
因此类型的非安全，我们在使用ArrayList的时候，就意味着增加一个元素，就需要值类型转换为Object对象。遍历的时候，又需要将Object转为值类型。
就是装箱(boxing,指将值类型转换为引用类型) 和
拆箱（unboxing,指将引用类型转换为值类型）
由于装箱了拆箱频繁进行，需要大量计算，因此开销很大。
泛型List：
List和AraayList都是继承于IList,属于等效类，他们之间的区别也是对集合ArrayList局限性的修改
（1）类型安全，通过允许指定泛型类或方法操作的特定类型，泛型功能将类型安全的任务从您转移给了编译器。不需要编写代码来检测数据类型是否正确，因为会在编译时强制使用正确的数据类型。减少了类型强制转换的需要和运行时错误的可能性。
（2）减少开销，泛型提供了类型安全但没有增加多个实现的开销。
3.泛型类
对于泛型类，我们先解决一下实际例子：假如我们有一个泛型类，不知道是什么类型，在初始化的时候再指定类型。类里面有一个方法，可以接受初始化的参数类型，也就是一个泛型方法。
/// <summary> /// 泛型有一个泛型方法，该方法有一个泛型参数 /// </summary> /// <typeparam name="T"></typeparam> class MyClass<T> { public static T F(T param) { return param; } }
调用：
//泛型类调用 int param = 2, param2= 3; string result1 = (MyClass<string>.F(param.ToString()) + param2).ToString(); string result2 = (MyClass<int>.F(param) + param2).ToString(); Console.WriteLine(result1); Console.WriteLine(result2); Console.ReadLine();
可以看到，输出结果为： 23 和 5 ，使用泛型，我们不会因为数据类型不同，就需要去复制一个方法去处理了。
4.类型约束
我们上面定义了泛型，他们默认没有类型约束，就是说可以是任意类型，比如某些情况下，我们需要约束类型，比如，不允许使用 int型
我们使用where子句来约束泛型的类型
主要有以下六种类型的约束:
|
约束 |
说明 |
|
T：结构 |
类型参数必须是值类型。可以指定除 Nullable 以外的任何值类型。有关更多信息，请参见使用可空类型（C# 编程指南）。 |
|
T：类 |
类型参数必须是引用类型，包括任何类、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。 |
|
T：U |
为 T 提供的类型参数必须是为 U 提供的参数或派生自为 U 提供的参数。这称为裸类型约束。 |
关于泛型约束的实例，晚上继续写，回家次饭了。
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