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.NET の汎用解析
- 高洛峰オリジナル
- 2016-12-19 15:55:131422ブラウズ
[1]: ジェネリックの概要
ジェネリックは、C# 2.0 の重要な新機能であり、別の形式のコード再利用をサポートする CLR およびプログラミング言語によって提供される特別なメカニズムです。ジェネリックは通常、コレクションやコレクションを操作するメソッドと一緒に使用されます。もちろん、単独で使用することもできます。
ジェネリックが提案される前は、コレクション コードを使用するときは常に変換を行っていました。暗黙的なキャストが必要であることは、オブジェクトを使用するたびに、どの型に変換されるかに関係なく、すべてのオブジェクトの最終的な基本クラスがオブジェクトであることを誰もが知っています。
ジェネリックでは、受信側によって渡されたパラメーターの型に基づいて、各型を渡されたパラメーターの型に直接変更するため、ジェネリックを使用するときに変換する必要はありません。
一般に、ジェネリックを作成する型の型付けのプロセスは次のとおりです。既存の具象クラスから始めて、一般化と使いやすさの最適なバランスが達成されるまで、各型を 1 つずつ型パラメーターに変更します。 独自のジェネリック クラスを作成するときは、次の点に特に注意する必要があります:
どの型が型パラメータに一般化されるか。
一般に、パラメーター化できる型が増えるほど、コードの柔軟性と再利用性が高まります。 ただし、一般化しすぎると、他の開発者がコードを読んだり理解したりすることが困難になる可能性があります。
制約が存在する場合、型パラメーターにどのような制約を適用するか
便利なルールは、処理する必要がある型を処理できるように、できるだけ多くの制約を適用することです。 たとえば、ジェネリック クラスが参照型にのみ使用されることがわかっている場合は、クラス制約を適用します。 これにより、クラスが誤って値型として使用されることがなくなり、T で as 演算子を使用したり、null 値をチェックしたりできるようになります。
一般的な動作を基本クラスとサブクラスに分解するかどうか。
ジェネリック クラスは基本クラスとして使用できるため、ここでも非ジェネリック クラスの場合と同じ設計上の考慮事項が適用されます。 このトピックで後述する、ジェネリック基本クラスからの継承に関するルールを参照してください。
1 つ以上の汎用インターフェイスを実装するかどうか。
たとえば、ジェネリックベースのコレクション内の項目を作成するために使用されるクラスを設計する場合、IComparable のようなインターフェイスを実装する必要がある場合があります。ここで、T はクラスの型です。
[2]: ジェネリックスの表現方法
ジェネリックスは、インターフェイスやデリゲートだけでなく、参照型や値型にすることもでき、FCL (DLL アセンブリ、.NET Framework 下のさまざまな DLL を含む) クラス A ジェネリックで定義されます。 list はオブジェクトのコレクションを管理するために作成されます。この汎用リストを使用する場合は、使用時に特定のデータ型を指定できます。
ジェネリックは次のように「T」で表されます: List
System.Collections.Generic 名前空間にはジェネリックのコレクション インターフェイスの定義が含まれます。およびクラス、ジェネリック コレクションを使用すると、ユーザーは強く型指定されたコレクションを作成できます。これにより、非ジェネリックの強く型指定されたコレクションよりも優れた型安全性とパフォーマンスが提供されます。
ジェネリック クラスを作成するプロセスは次のとおりです: 既存の具象クラスから開始し、一般化と使いやすさの最適なバランスが達成されるまで、各型を 1 つずつ型パラメーターに変更します
[3]: ジェネリックの利点
1: コードをより簡潔かつ明確にする
前に述べたように、ジェネリックは再利用可能であり、コードの量が減り、プログラムの開発と保守が容易になります。 例:
例 1: からデータベースを取得する場合。データベースでは、多くの場合 DataTable 型を返し、それを List コレクションに変換します。ジェネリック型がない場合は、通常次のようにします。
public List<TrainingUser>GetTrainingUser(string userId)
{
DataTable dt =
SqliteHelper.ExecuteDataset(System.Data.CommandType.Text,
@"
SELECT DISTINCT UserId,TrainingId FROM TRAININGUSER AS TU
INNER JOIN [USER] AS U
ON U.ID = TU.USERID
JOIN [TRAINING] AS T
ON T.ID = TU.TRAININGID
WHERE U.ID = '"+userId+"' AND T.ENDTIME > DATETIME('now', 'localtime') AND T.StartTime <= DATETIME('now', 'localtime') ;").Tables[0];
return DataTableToList(dt);
}
private List<TrainingUser> DataTableToList(DataTabledt)
{
List<TrainingUser> list = new List<TrainingUser>();
if(dt. Rows.Count > 0 )
{
foreach (DataRow row in dt .Rows)
{
TrainingUser trainingUser = new TrainingUser();
if(row["UserId" ] != null)
{
trainingUser .UserId = row["UserId"].ToString();
}
if(row["TrainingId" ] != null)
{
trainingUser.TrainingId = row["TrainingId"].ToString();
}
list.Add(trainingUser);
}
}
return list;
}メソッド DataTableToList で、DataTable オブジェクトを渡します。各行のオブジェクト値をループして、TrainingUser タイプのオブジェクトに割り当てます。これはメソッドの 1 つにすぎません。このタイプに Training/User/Project やその他のタイプがある場合、DataTableToList のような多くのメソッドを記述する必要がありますか。 ? これは、コードの冗長性とメンテナンスの不便さを引き起こすこのアプローチを反映しています。次に、ジェネリクスを使用して問題を解決します
例 2: ジェネリクスを使用して、上記のコードをより見やすくします
public static List<T> ToList1<T>(DataTable dt) whereT : class, new()
{
var prlist =new List<PropertyInfo>();
Type type = typeof(T);
Array.ForEach(
type.GetProperties(),
p =>
{
if(dt.Columns.IndexOf(p.Name) !=-1)
{
prlist.Add(p);
}
});
var oblist = new List<T>();
// System.Data.SqlTypes.
foreach(DataRow row in dt.Rows)
{
var ob = new T();
prlist.ForEach(
p =>
{
if(row[p.Name] != DBNull.Value)
{
p.SetValue(ob, row[p.Name], null);
}
});
oblist.Add(ob);
}
return oblist;
}上記のメソッドでは、次のように定義します。内部実装は、リフレクションの原理を使用して DataTable を List に変換します (リフレクションに関する後続のエッセイで要約されています。ここではジェネリックのみに焦点を当てます (部分だけで十分です)。静的な戻り値を List< として定義しました)。 ;T>. T: は任意の型 (列挙型を除く)、ToList1
public List<TrainingUser>GetTrainingIdByUserId(string userId)
{
List<TrainingUser> trainingUserList = DataTableHelper.ToList1<TrainingUser>(
SqliteHelper.ExecuteDataset(System.Data.CommandType.Text,
@"
SELECT DISTINCT UserId,TrainingId FROM TRAININGUSER AS TU
INNER JOIN [USER] AS U
ON U.ID = TU.USERID
JOIN [TRAINING] AS T
ON T.ID = TU.TRAININGID
WHERE U.ID = '"+ userId +"' AND T.ENDTIME > DATETIME('now', 'localtime') AND T.StartTime <= DATETIME('now', 'localtime') ;").Tables[0]);
return trainingUserList ;
}代码中的DataTableHelper.ToList1
这样即便我们后续还有Training/User/Project等其他的类型,我们都可以直接使用DataTableHelper.ToList1
2 ： 提升程序的性能
泛型与非泛型相比较而言,性能要好一些,这是为什么? 首先,泛型的类型是由调用者(接收者),去直接赋值的(类型安全的), 那么就不会存在类型转换的问题,其次, 泛型减少了装箱和拆箱的过程.
实例 3 : 对于值类型泛型与非泛型的性能比较
private static void ListTest()
{
List<int>list = new List<int>();
for(inti = 0; i < 100; i++)
{
list.Add(i);
int a = list[i];
}
list =null;
}
private static void ArrListTest()
{
ArrayList arr = new ArrayList();
for(inti = 0; i <100; i++)
{
arr.Add(i);
int s = (int)arr[i];
}
arr = null;
}
Stopwatch sw = new Stopwatch();
sw.Start();
ListTest();
Console.WriteLine(" 使用泛型List执行值类型方法历时 : "+ sw.Elapsed.ToString());
sw.Stop();
Stopwatch sw1 = new Stopwatch();
sw1.Start();
ArrListTest();
Console.WriteLine(" 使用非泛型ArrayList执行值类型方法历时 : "+ sw1.Elapsed.ToString());
sw1.Stop();
Console.ReadLine();通过循环 100 来比较,结果为 :
我们可以看到非泛型的时间要比泛型的时间多出0.0000523秒,泛型比非泛型的时间要多出一些, 那么我们将数值改动一下改为循环 1000次.得出结果为 :
泛型比非泛型执行的时间要短0.0000405秒
我们将时间在改动一下,改为 100000呢?结果为 :
这次差距为 0.0054621 并且随着执行次数的增长,非泛型相比泛型的时间会逐步的增加,
通过反编译我们也能看出 :
泛型:
非泛型
从编译中我们也能看出泛型方法中,接收的为Int32,非泛型为Object,其次泛型不会进行装箱和拆箱操作,非泛型每次执行都要进行装箱和拆箱操作.
3 ： 类型安全
在实例1 , 2 ,3 中我们都有备注说明,泛型的发送着必须要和接收者进行一致,否则会报异常 ,例如 :
实例 4 :
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.NET の汎用解析(上)
2015/07/03 · 开发 · .Net
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原文出处： 刘彬的博客
【1】：泛型介绍
泛型是C#2.0中一个重要的新特性，泛型是CLR和编程语言提供的一种特殊机制，它支持另一种形式的代码重用。泛型通常用与集合以及作用于集合的方法一起使用,当然也可以单独使用.
C#是一种强类型的语言，在泛型没有被提出之前，我们在使用集合的代码的时候，每次对其进行转换都需要隐式的强制转换，我们都知道所有对象的最终基类是object，我们在每次使用object的时候，无论是变换什么类型都要对其进行强制转换。
那么有了泛型之后,使用泛型我们就无需进行转换,因为泛型根据接收者传入的参数类型,直接将每个类型更改为所传入的参数类型.
一般情况下，创建泛型类的过程为：从一个现有的具体类开始，逐一将每个类型更改为类型参数，直至达到通用化和可用性的最佳平衡。 创建您自己的泛型类时，需要特别注意以下事项：
将哪些类型通用化为类型参数。
通常，能够参数化的类型越多，代码就会变得越灵活，重用性就越好。 但是，太多的通用化会使其他开发人员难以阅读或理解代码。
如果存在约束，应对类型参数应用什么约束
一条有用的规则是，应用尽可能最多的约束，但仍使您能够处理必须处理的类型。 例如，如果您知道您的泛型类仅用于引用类型，则应用类约束。 这可以防止您的类被意外地用于值类型，并允许您对 T 使用 as 运算符以及检查空值。
是否将泛型行为分解为基类和子类。
由于泛型类可以作为基类使用，此处适用的设计注意事项与非泛型类相同。 请参见本主题后面有关从泛型基类继承的规则。
是否实现一个或多个泛型接口。
例如，如果您设计一个类，该类将用于创建基于泛型的集合中的项，则可能必须实现一个接口，如 IComparable，其中 T 是您的类的类型。
【2】：泛型的表示方式
泛型可以为引用类型和值类型还有接口和委托，FCL( DLL程序集,包含了.NET框架下的各种DLL )类中定义了一个泛型列表，用来管理一个对象集合，如果我们想要使用这个泛型列表，可以在使用时指定具体数据类型。
泛型的表示为 “T” 如：List
System.Collections.Generic 命名空间包含定义泛型集合的接口和类，泛型集合允许用户创建强类型集合，它能提供比非泛型强类型集合更好的类型安全性和性能。
创建泛型类的过程为：从一个现有的具体类开始，逐一将每个类型更改为类型参数，直至达到通用化和可用性的最佳平衡
【3】：泛型的好处
1 ： 使代码更加的简洁，清晰
从前面我们也提到了,泛型具备可重用性 , 减少我们代码量, 使我们的程序更容易开发和维护,举例 :
实例 1 : 在从数据库中获取数据库的时候,我们经常会返回一个DataTable类型,然后将其转换为List集合. 那么如果没有泛型的话,我会一般会这样来做.
C#
public List<TrainingUser>GetTrainingUser(string userId)
{
DataTable dt =
SqliteHelper.ExecuteDataset(System.Data.CommandType.Text,
@"
SELECT DISTINCT UserId,TrainingId FROM TRAININGUSER AS TU
INNER JOIN [USER] AS U
ON U.ID = TU.USERID
JOIN [TRAINING] AS T
ON T.ID = TU.TRAININGID
WHERE U.ID = '"+userId+"' AND T.ENDTIME > DATETIME('now', 'localtime') AND T.StartTime <= DATETIME('now', 'localtime') ;").Tables[0];
return DataTableToList(dt);
}
private List<TrainingUser> DataTableToList(DataTabledt)
{
List<TrainingUser> list = new List<TrainingUser>();
if(dt. Rows.Count > 0 )
{
foreach (DataRow row in dt .Rows)
{
TrainingUser trainingUser = new TrainingUser();
if(row["UserId" ] != null)
{
trainingUser .UserId = row["UserId"].ToString();
}
if(row["TrainingId" ] != null)
{
trainingUser.TrainingId = row["TrainingId"].ToString();
}
list.Add(trainingUser);
}
}
return list;
}
在方法DataTableToList中,我们传入了一个DataTable的对象,然后在去循环遍历每一行的对象值从而去赋值给TrainingUser类型对象,这只是其中的一个方法,如果我们的类型还有 Training/User/Project等类型的话,我们是不是就要写很多如同DataTableToList这样的方法呢? 这就体现出了这样的方式,会造成代码的冗余以及维护不便问题,那么我们使用泛型来解决
实例 2 : 使用泛型使上面的代码更见的清晰,简洁
C#
public static List<T> ToList1<T>(DataTable dt) whereT : class, new()
{
var prlist =new List<PropertyInfo>();
Type type = typeof(T);
Array.ForEach(
type.GetProperties(),
p =>
{
if(dt.Columns.IndexOf(p.Name) !=-1)
{
prlist.Add(p);
}
});
var oblist = new List<T>();
// System.Data.SqlTypes.
foreach(DataRow row in dt.Rows)
{
var ob = new T();
prlist.ForEach(
p =>
{
if(row[p.Name] != DBNull.Value)
{
p.SetValue(ob, row[p.Name], null);
}
});
oblist.Add(ob);
}
return oblist;
}
在上面的这个方法中,我们定义了一个泛型方法,内部实现中是使用了反射的原理,将DataTable转换为了List(反射后续随笔中总结,此处只关注泛型部分即可),我们定义了一个静态的返回值为List
C#
public List<TrainingUser>GetTrainingIdByUserId(string userId)
{
List<TrainingUser> trainingUserList = DataTableHelper.ToList1<TrainingUser>(
SqliteHelper.ExecuteDataset(System.Data.CommandType.Text,
@"
SELECT DISTINCT UserId,TrainingId FROM TRAININGUSER AS TU
INNER JOIN [USER] AS U
ON U.ID = TU.USERID
JOIN [TRAINING] AS T
ON T.ID = TU.TRAININGID
WHERE U.ID = '"+ userId +"' AND T.ENDTIME > DATETIME('now', 'localtime') AND T.StartTime <= DATETIME('now', 'localtime') ;").Tables[0]);
return trainingUserList ;
}
代码中的DataTableHelper.ToList1
这样即便我们后续还有Training/User/Project等其他的类型,我们都可以直接使用DataTableHelper.ToList1
2 ： 提升程序的性能
泛型与非泛型相比较而言,性能要好一些,这是为什么? 首先,泛型的类型是由调用者(接收者),去直接赋值的(类型安全的), 那么就不会存在类型转换的问题,其次, 泛型减少了装箱和拆箱的过程.
实例 3 : 对于值类型泛型与非泛型的性能比较
C#
private static void ListTest()
{
List<int>list = new List<int>();
for(inti = 0; i < 100; i++)
{
list.Add(i);
int a = list[i];
}
list =null;
}
private static void ArrListTest()
{
ArrayList arr = new ArrayList();
for(inti = 0; i <100; i++)
{
arr.Add(i);
int s = (int)arr[i];
}
arr = null;
}
Stopwatch sw = new Stopwatch();
sw.Start();
ListTest();
Console.WriteLine(" 使用泛型List执行值类型方法历时 : "+ sw.Elapsed.ToString());
sw.Stop();
Stopwatch sw1 = new Stopwatch();
sw1.Start();
ArrListTest();
Console.WriteLine(" 使用非泛型ArrayList执行值类型方法历时 : "+ sw1.Elapsed.ToString());
sw1.Stop();
Console.ReadLine();
通过循环 100 来比较,结果为 :
我们可以看到非泛型的时间要比泛型的时间多出0.0000523秒,泛型比非泛型的时间要多出一些, 那么我们将数值改动一下改为循环 1000次.得出结果为 :
泛型比非泛型执行的时间要短0.0000405秒
我们将时间在改动一下,改为 100000呢?结果为 :
这次差距为 0.0054621 并且随着执行次数的增长,非泛型相比泛型的时间会逐步的增加,
通过反编译我们也能看出 :
泛型:
非泛型
コンパイルから、ジェネリック メソッドで受信されるのは Int32 であり、非ジェネリック型は Object であることもわかります。次に、ジェネリック型はボックス化およびボックス化解除の操作を実行せず、非ジェネリック型は行う必要があります。ボックス化解除操作
3: タイプセーフティ
例 1、2、および 3 では、汎用送信者が受信者と一致している必要があることに注意してください。そうでない場合は例外が発生します。例:
例 4 :
汎用アルゴリズムを特定の型に適用する場合、コンパイラーと CLR は開発者の意図を理解し、指定されたデータ型と互換性のあるオブジェクトのみがそのアルゴリズムで使用できるようにすることができます。互換性のない型を使用しようとすると、オブジェクトによってコンパイル時エラーが発生するか、実行時に例外がスローされます
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