泛型型別(.NET 指南)

泛型型別概述

在 .NET 中，開發人員隨時會使用泛型，有時隱式使用，有時顯式使用。 在 .NET 中使用 LINQ 時，你是否曾經注意到，使用的正是 IEnumerable<T>？ 或者，你是否曾經看到過有關使用實體框架來與資料庫通訊的“泛型儲存庫”線上示例，其中的大多數方法返回 IQueryable？ 你可能很想知道，這些示例中的 T 是什麼意思，為什麼要使用它？

泛型在 .NET Framework 2.0 中首次引入，它本質上是一個“程式碼模板”，可讓開發人員定義型別安全資料結構，無需處理實際資料型別。 例如，List<T> 是一個可以宣告的泛型集合，可與 List<int>、List<string> 或 List<Person> 等任何型別結合使用。

為方便理解泛型的作用，讓我們看看新增泛型之前和之後的一個特定類：ArrayList。 在 .NET Framework 1.0 中，ArrayList 元素屬於 Object 型別。 這意味著新增的任何元素都會以靜默方式轉換為 Object。 從列表讀取元素時，會發生相同的情況。 此過程稱為裝箱和取消裝箱，它會影響效能。 但更重要的是，在編譯時無法確定列表中的資料型別。 這就使得某些程式碼不太可靠。 泛型解決了此問題，它可以定義每個列表例項將要包含的資料型別。 例如，只能將整數新增到 List<int>，只能將人員新增到 List<Person>。

泛型還可以在執行時使用。 這意味著，執行時知道你要使用的資料結構型別，並可以更高效地將資料結構儲存在記憶體中。

下面的示例是一個小程式，演示了在執行時如何有效地瞭解資料結構型別：

  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 };
        //泛型列表排序的計時器
        Stopwatch s = Stopwatch.StartNew();
        ListGeneric.Sort();
        s.Stop();
        Console.WriteLine($"Generic Sort: {ListGeneric}  \n Time taken: {s.Elapsed.TotalMilliseconds}ms");

        //非泛型列表排序的計時器
        Stopwatch s2 = Stopwatch.StartNew();
        ListNonGeneric.Sort();
        s2.Stop();
        Console.WriteLine($"Non-Generic Sort: {ListNonGeneric}  \n Time taken: {s2.Elapsed.TotalMilliseconds}ms");
        Console.ReadLine();
      }
    }
  }

此程式將生成類似下面的輸出：

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

在此處可以看到的第一個優點是，泛型列表的排序比非泛型列表要快得多。 還可以看到，泛型列表的型別是不同的 ([System.Int32])，而非泛型列表的型別已通用化。 由於執行時知道泛型 List<int> 的型別是 Int32，因此可以將列表元素儲存在記憶體中的基礎整數陣列內；而非泛型 ArrayList 必須將每個列表元素強制轉換為物件。 如本示例中所示，多餘的強制轉換會佔用時間，降低列表排序的速度。

執行時知道泛型型別的另一個優點是可以改善除錯體驗。 在 C# 中除錯泛型時，可以知道資料結構中每個元素的型別。 如果不使用泛型，則無從知道每個元素的型別是什麼。