从简单的例子理解泛型
前言
.Net开发基础系列文章，对自己之前写过的代码备忘，如能给人予帮助，不甚荣幸。个人能力有限，如有差错或不足，请及时指正。
从简单的例子开始
话说有家影视公司选拔偶像派男主角，导演说了，男演员，身高是王道。于是有下面代码：
//男演员实体类 public class Boy { //姓名 private string mName; //身高 private int mHeight; public string Name { get { return this.mName; } } public int Height { get { return this.mHeight; } } public Boy(string name, int height) { this.mName = name; this.mHeight = height; } }
//演员选拔类 public class Compare { //导演导超女出生，喜欢一对一PK public Boy WhoIsBetter(Boy boy1, Boy boy2) { if (boy1.Height > boy2.Height) { return boy1; } else { return boy2; } } }
//测试 static void Main(string[] args) { Boy boy1 = new Boy("潘长江", 165); Boy boy2 = new Boy("刘德华", 175); Console.WriteLine(new Compare().WhoIsBetter(boy1, boy2).Name); Console.ReadLine(); }
代码很简单，Boy为男演员实体类，包含姓名和身高两个字段属性；Compare类中的WhoIsBetter为选拔逻辑方法，负责选出两个男演员中较高的那个；测试结果：刘德华完胜。
任何行业都是一样，需求变更无处不在。第二天，需要选女主角，导演说了，女演员，苗条是王道。于是代码变更，添加了女演员实体类，添加了女演员的选拔方法：
//添加女演员实体 public class Girl { //姓名 private string mName; //体重 private int mWeight; public string Name { get { return this.mName; } } public int Weight { get { return this.mWeight; } } public Girl(string name, int weight){ this.mName = name; this.mWeight = weight; } }
//演员选拔类中添加一个女演员方法 public class Compare { //男演员身高是王道 public Boy WhoIsBetter(Boy boy1, Boy boy2) { if (boy1.Height > boy2.Height) { return boy1; } else { return boy2; } } //女演员苗条是王道 public Girl WhoIsBetter(Girl girl1, Girl girl2) { if (girl1.Weight < girl2.Weight) { return girl1; } else { return girl2; } } }
//测试 static void Main(string[] args) { Boy boy1 = new Boy("潘长江", 165); Boy boy2 = new Boy("刘德华", 175); Girl girl1 = new Girl("巩俐", 120); Girl girl2 = new Girl("周迅", 80); Console.WriteLine(new Compare().WhoIsBetter(boy1, boy2).Name); Console.WriteLine(new Compare().WhoIsBetter(girl1, girl2).Name); Console.ReadLine(); }
结果选出了身高更高的刘德华，选出了体重更轻的周迅，导演很满意。但从程序设计角度，这段代码显然不够完美，第一天选男主角，第二天选女主角，往后还要选男配角，选女配角，选群众......按目前方式，只有往Compare类里不断添加方法才能满足导演需求，方法会越来越多，代码会越来越长。于是，我决定修改WhoIsBetter方法，让它以后可以支持男主，女主，男配，女配，男群众，女群众甚至支持所有两个对象之间的比较：
/// <summary> /// 男演员:实现IComparable接口 /// </summary> public class Boy : IComparable { //姓名 private string mName; //身高 private int mHeight; public string Name { get { return this.mName; } } public int Height { get { return this.mHeight; } } public Boy(string name, int height) { this.mName = name; this.mHeight = height; } public int CompareTo(object obj) { //比较身高 return this.mHeight - ((Boy)obj).Height; } } /// <summary> /// 女演员:实现IComparable接口 /// </summary> public class Girl : IComparable { //姓名 private string mName; //体重 private int mWeight; public string Name { get { return this.mName; } } public int Weight { get { return this.mWeight; } } public Girl(string name, int weight){ this.mName = name; this.mWeight = weight; } public int CompareTo(object obj) { //比较体重 return ((Girl)obj).Weight - this.mWeight; } }
首先让实体类支持自定义的比较，男演员比较身高，女演员比较体重。自定义比较是通过实现IComparable接口完成的，在C#里但凡可以比较的类型，比如int、double、char等都实现了IComparable接口。关于IComparable接口此处不作详述，请读者自行查阅相关资料。
public class Compare
{ //万物皆object public object WhoIsBetter(object obj1, object obj2) { object result = obj2; //判断比较类型必须相同 if (obj1.GetType() == obj2.GetType()) { switch (obj1.GetType().ToString()) { //男演员选拔 case "Generic.Boy": if (((Boy)obj1).CompareTo(obj2) > 0) { result = obj1; } break; //女演员选拔 case "Generic.Girl": if (((Girl)obj1).CompareTo(obj2) > 0) { result = obj1; } break; //扩展int类型比较 case "System.Int32": if (((System.Int32)obj1).CompareTo(obj2) > 0) { result = obj1; } break; } } return result; } }
修改WhoIsBetter方法，除了支持对男演员、女演员的比较，为了展示其扩展性，还新增了int类型的比较。
//测试 static void Main(string[] args) { Boy boy1 = new Boy("潘长江", 165); Boy boy2 = new Boy("刘德华", 175); Girl girl1 = new Girl("巩俐", 120); Girl girl2 = new Girl("周迅", 80); Console.WriteLine(((Boy)new Compare().WhoIsBetter(boy1, boy2)).Name); Console.WriteLine(((Girl)new Compare().WhoIsBetter(girl1, girl2)).Name); Console.WriteLine(new Compare().WhoIsBetter(boy1.Height, boy2.Height)); Console.WriteLine(new Compare().WhoIsBetter(girl1.Weight, girl2.Weight)); Console.ReadLine(); }
测试结果：
刘德华
周迅
175
120
OK，截止目前，似乎比较完美了，男演员比身高，女演员比体重，还支持int类型比大小，WhoIsBetter方法具有了重用性，如果有需要，往后还能扩展，拿来比较任意两个对象。在泛型出现以前，似乎确实比较完美，但这也只是相对的，我们来看看目前代码的弱点：
弱点1：方法的重用性
假设我们要让WhoIsBetter方法支持更多类型，比如支持基本的double，char，bool类型，支持以后导演可能提出的配角比较，群众比较，那么就必须不断的扩展方法内部代码，这带来极大的维护成本。
弱点2：类型安全问题
//测试 static void Main(string[] args) { Boy boy1 = new Boy("潘长江", 165); Boy boy2 = new Boy("刘德华", 175); Girl girl1 = new Girl("巩俐", 120); Girl girl2 = new Girl("周迅", 80); Console.WriteLine(((Boy)new Compare().WhoIsBetter(boy1, girl1)).Name); Console.ReadLine(); }
如上代码我拿潘长江跟巩俐去比较。虽然万能的object给我们带来了便捷，同时也带来了风险，这段代码编译完全可以通过，但运行时会出现异常，girl对象是没法转换为Boy类型的，现实里去韩国可以变性，但代码里绝对不行。所以这个方法就像颗定时炸弹，一不小心传错了参数，就会导致严重后果，并且编译阶段完全不被发现。
弱点3：装箱拆箱导致的性能问题
当向WhoIsBetter方法中传递int参数时，object转换为int导致了拆箱操作：
if (((System.Int32)obj1).CompareTo(obj2) > 0)
反编译获取MSIL：
IL_0093: unbox.any [mscorlib]System.Int32
C#是强类型语言，但只要引用类型与值类型的相互转换，就避免不了Box与Unbox。有关装箱与拆箱的知识请读者自行查阅相关资料，此处不作详述。
理解泛型
OK，到泛型登场了，摘录了一段MSDN中对泛型的描述：泛型类和泛型方法同时具备可重用性、类型安全和效率，这是非泛型类和非泛型方法无法具备的。这三点，跟我们上面的例子相吻合。
看看使用泛型的解决方案：
public class Compare<T> where T : IComparable { public T WhoIsBetter(T t1, T t2) { if (t1.CompareTo(t2) > 0) { return t1; } else { return t2; } } }
//测试 static void Main(string[] args) { Boy boy1 = new Boy("潘长江", 165); Boy boy2 = new Boy("刘德华", 175); Girl girl1 = new Girl("巩俐", 120); Girl girl2 = new Girl("周迅", 80); Console.WriteLine((new Compare<Boy>().WhoIsBetter(boy1, boy2)).Name); Console.WriteLine((new Compare<Girl>().WhoIsBetter(girl1, girl2)).Name); Console.WriteLine(new Compare<int>().WhoIsBetter(boy1.Height, boy2.Height)); Console.WriteLine(new Compare<string>().WhoIsBetter(boy1.Name, girl1.Name)); Console.ReadLine(); }
这段代码在优雅度上完胜非泛型，并且可重用性大大提升，可以说它支持所有类型的比较，只要这个类型实现了IComparable接口，同时一劳永逸，不再需要在方法内部作任何扩展。
public class Compare<T> where T : IComparable{ //... }
泛型类的定义是在类名后面跟上<T>，这个是泛型专用语法，T表示传递进来的类型，你也可以用别的字母代替。
where T : IComparable ，从字面上就能理解，这段表示对T的类型约束。程序是遵循人的意志来执行的，按前面的例子，如果莫名其妙的让程序比较两个object，它没办法知道该去怎么比较。所以我们必须告诉程序，T必须是可比较的类型，T必须实现了IComparable接口。
关于泛型参数约束，MSDN提供了一张表格：
| 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。 |
| 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。 |
| 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。 |
DEMO
开发环境：Visual Studio 2010, .Net Framwork 4.0
