C#高级编程：泛型优点和特性
泛型是CLR 2.0的一个新特性，在CLR 1.0中，要创建一个灵活的类或方法，但该类或方法在编译期间不知道使用什么类，就得以Object类为基础。而Object在编译期间没有类型安全性，因此必须进行强制类型转换，同时，给值类型使用Object类会有性能损失。泛型类使用泛型类型，并可以根据需要用特定的类型替换泛型类型。这就保证了类型安全性：如果某个类型不支持泛型类，编译器就会报错。
一、泛型有以下几个优点：
1）性能
对值类型使用非泛型集合类，在把值类型转换为引用类型，和把引用类型转换为值类型时，需要进行装箱和拆箱操作。装箱和拆箱的操作很容易实现，但是性能损失较大。假如使用泛型，就可以避免装箱和拆箱操作。
2 list.Add(20); //装箱，list存放的是object类型元素，须将值类型转化为引用类型
3 int i=(int)list[0]; //拆箱，list[0]的类型是object，要赋值就得把引用类型转化为值类型
如果换成泛型编程，就不会有装箱和拆箱的性能损失。
2 list.Add(20); //因为指定了用int来实例化，因此不必装箱
3 int i=list[0]; //同样地，访问时也不需要拆箱
2）类型安全
与ArrayList类一样，如果使用对象，可以在这个集合中添加任意类型。
如果使用非泛型编程，如下代码，就有可能在某些情况下会发生异常。
2 list.Add(20);
3 list.Add("string");
4 list.Add(new MyClass());
5
6 foreach(int i in list)
7 {
8 Console.WriteLine(i); //这里会有个异常，因为并不是集合中的所有元素都可以转化为int
9 }
如果该用泛型编程，则可以避免这种异常，让编译器检查出错误。
2 list.Add(20);
3 lsit.Add("string"); //编译时报错，只能报整数类型添加到集合中
4 list.Add(new MyClass()); //同上
3)二进制代码重用
泛型可以定义一次，用许多不同的类型实例化，不需要像C++模板那样访问源代码。泛型可以在一种语言中定义，在另一种.NET语言中使用。
4）代码的扩展
因为泛型类的定义会放在程序集中，所以用某个类型实例化泛型泛型类不会在IL代码中复制这些类。但是，在JIT编译器把泛型类编译为内部代码时，会给每个值类型创建一个新类。引用类型共享同一个内部类的所有实现代码。这是因为引用类型在实例化的泛型类中只需要4字节的内存单元（32位系统），就可以引用一个引用类型。值类型包含在实例化的泛型类的内存中。而每个值类型对内存的要求都不同，所以要为每个值类型实例化一个新类。
二、泛型类的特性
1）默认值
在给类型T初始化时，要注意不能把null赋予泛型类型。因为泛型类型也可以实例化为值类型，而null只能用于引用类型。为了解决这个问题，可以用default关键字。通过default关键字，将null赋予引用类型，将0赋予值类型。
2 {
3 T doc=default(T);
4 lock(this)
5 {
6 doc=documentQueue.Dequeue();
7 }
8 return doc;
9 }
补充：default关键字根据上下文可以有多种含义。switch语句使用default定义默认情况。在泛型中，根据泛型类型是引用类型还是值类型，default关键字用于将泛型类型初始化为null或0。
2）约束
如果泛型类需要调用泛型类型上的方法，就必须添加约束。
2 {
3 privatereadonly Queue<T> documentQueue=new Queue<T>();
4
5 publicvoid AddDocument(T doc)
6 {
7 lock(this)
8 {
9 documentQueue.Enqueue(doc);
10 }
11 }
12
13 publicbool IsDocumentAvailable
14 {
15 get
16 {
17 return documentQueue.Count>0;
18 }
19 }
20 }
21
22 publicinterface IDocument
23 {
24 string Title{get;set;}
25 string Content{get;set;}
26 }
27
28 publicclass Document:IDocument
29 {
30 public Document()
31 {
32 }
33
34 public Document(string title,string content)
35 {
36 this.title=title;
37 this.content=content;
38 }
39
40 publicstring Title{get;set;}
41 publicstring Content{get;set;}
42 }
如果使用DocumentManager<T>类显示文档，可以将类型T强制转换为IDocument接口
2 {
3 foreach(T doc in documentQueue)
4 {
5 Console.WriteLine(((IDocument)doc).Title);
6 }
7 }
假如类型T没有执行IDocument接口，这个类型转换就会生成一个异常，因此需给DocumentManager<T>类定义一个约束：T必须执行IDocument接口，为了在泛型类型的名称中指定该要求，将T改为TDocument。wherer子句指定了执行IDocument接口的要求。
2 {
3 ....
4 }
这样编写foreach语句就可以让类型T包含Title属性。
2 {
3 foreach(TDocument doc in documentQueue)
4 {
5 Console.WriteLine(doc.Title);
6 }
7 }
在Main()方法中，DocumentManager<T>类用Document类型来实例化，而Document类型执行了需要的IDocument接口。
2 {
3 DocumentManager<Document> dm=new DocumentManager<Document>();
4 dm.AddDocument(new Document("Title A","A"));
5 dm.AddDocument(new Document("Title B","B"));
6 dm.DisplayAllDocument();
除此之外，泛型还有几种约束类型。如下：
1）where T:struct 使用结构约束。类型T必须是值类型
2）where T:class 类约束指定，类型T必须是引用类型
3）where T:IFoo 指定类型T必须执行接口IFoo
4）where T:Foo 指定类型T必须派生于基类Foo
5）where T:new() 构造函数约束，指定类型T必须有一个默认构造函数
6）where T:U 类型T1派生于泛型类型T2。该约束也成为裸类型约束。
注意：使用泛型类型还可以合并多个约束。where T:IFoo,new()约束和MyClass<T>声明指定，类型T必须执行IFoo接口，且必须有一个默认构造函数。
2 {
3 ...
4 }
3）继承
泛型类型可以执行泛型接口，也可以派生于一个类。泛型类可以派生于泛型基类：
2 {
3
4 }
5
6 publicclass Derived<T>:Base<T>
7 {
8
9 }
要求必须重复接口的泛型类型，或者必须指定基类的类型。
2 {
3
4 }
5
6 publicclass Derived<T>:Base<string>
7 {
8
9 }
所以，派生类可以是泛型类或非泛型类。如可以定义一个抽象的泛型基类，它在派生类中用一个具体的类型实现。
2 {
3 publicabstract T Add(T x,T y);
4 publicabstract T Sub(T x,T y);
5 }
6
7 publicclass SimpleCalc:Calc<int>
8 {
9 publicoverrideint Add(int x,int y)
10 {
11 return x+y;
12 }
13
14 publicoverrideint Sub(int x,int y)
15 {
16 return x-y;
17 }
18 }
4）静态成员
泛型类的静态成员需要特别关注。泛型类的静态成员只能在类的一个实例中共享。
2 {
3 publicstaticint x;
4 }
对一个string类型和一个int类型使用了StaticDemo<T>类，所以存在两组静态字段：
2 StaticDemo<int>.x=5;
3 Console.WrileLine(StaticDemo<string>.x); //将会输出4
