详解c# 泛型类的功能

　　在泛型类中，由于不知道泛型参数T是什么类型，可能是引用类型，也可能是值类型，因此不能将null等赋予泛型类型。如何对泛型对象赋初值、如何保证泛型的正确性等，以使用泛型文档管理器为例：

　　文档管理器用于从队列中读写文档。首先创建一个泛型管理器AddDocument()方法添加一个文档到队列中，IsDocumentAvailabe只读属性指示队列中是否还有文档。

public class DocumentManager<T>
{
  private readonly Queue<T> documentQueue = new Queue<T>();

  public void AddDocument(T doc)
  {
    lock (this)
    {
      documentQueue.Enqueue(doc);
    }
  }

  public bool IsDocumentAvailable
  {
    get { return documentQueue.Count > 0; }
  }
}

1、默认值

　　给DocumentManager<T>类添加一个GetDocument()方法，该方法以返回队列中的一个文档。如果队列中存在文档，则返回一个文档；如果队列中已没有文档，则返回默认值。但是，对于泛型T，不能将null赋予T的对象，因为无法确定它是引用类型还是值类型。在C#中，为我们提供了一个default关键字，泛型T的对象赋予默认值，如：引用类型为null、值类型int等为0……

public T GetDocument()
{
  T doc = default(T);
  lock (this)
  {
    if (documentQueue.Count > 0)
    {
      doc = documentQueue.Dequeue();
    }
  }
  return doc;
}

2、约束

　　如果泛型类需要调用泛型类型中的方法，那么必须对泛型添加约束。否则，不能确保声明的泛型类型实现了对应的类型，具有相关方法。创建文档类Document，其实现了接口IDocument:

public interface IDocument
{
  string Title { get; set; }
  string Content { get; set; }
}

public class Document : IDocument
{
  public Document()
  {
  }

  public Document(string title, string content)
  {
    this.Title = title;
    this.Content = content;
  }

  public string Title { get; set; }
  public string Content { get; set; }
}

　　给泛型文档管理器DocumentManager<T>添加方法DisplayAllDocuments()，使得队列中所有文档的标题能展示出。在展示文档标题前，将类型T强制转换为IDocumnet接口，以显示标题：

public void DisplayAllDocuments()
{
  foreach (T doc in documentQueue)
  {
    Console.WriteLine((doc as IDocument).Title);//强制转换
  }
}

　　但是，如果类型T没有实现接口IDocument，在对类型进行强制转换时就会出现一个异常。如果对方法添加rty……catch处理，将非常损耗性能。同样的，即使类型实现了接口IDocument，在进行转换时也会出现性能的损耗。

　　那么，如果能对泛型TDocument进行约束，使得泛型类型必须实现接口IDocument，则不会出现对类型进行强制转换时的异常。甚至不需要强制转换，性能也将得到优化。因此，前面的泛型文档管理器改写为（前面的T，改写为TDocument，以此暗示是文档类型）：

public class DocumentManager<TDocument>
  where TDocument : IDocument
{
   //……   
}

　　对于实现了约束的泛型文档管理器，可以处理任何实现了IDocument接口的类。其DisplayAllDocuments()方法改写为：

public void DisplayAllDocuments()
{
  foreach (TDocument doc in documentQueue)
  {
    Console.WriteLine(doc.Title);
  }
}

　　在其他地方调用时，可以用Document类型实例化泛型类型DocumentManager<TDocument>。因为Document实现了接口IDocument:

static void Main()
{
  var dm = new DocumentManager<Document>();
  dm.AddDocument(new Document("Title A", "Sample A"));
  dm.AddDocument(new Document("Title B", "Sample B"));

  dm.DisplayAllDocuments();

  if (dm.IsDocumentAvailable)
  {
    Document d = dm.GetDocument();
    Console.WriteLine(d.Content);
  }
}

　　泛型类型支持的几种约束：struct（结构约束，类型T必须是值类型）、class（类约束，类型T必须是引用类型）、IFoo（类型T必须实现接口IFoo）、new()（构造函数约束，类型T必须有一个无参构造函数）、TOther（类型T派生自TOther，也称“裸类型约束”）。

　　泛型约束中：

• 只能为无参构造函数定义构造约束，不能为有任何参数的构造函数定义构造函数约束。
• 泛型可以有多个约束。如：public class DocumentManager<TDocument> where TDocument : IDocument,new()。
• where不能定义必须由泛型类型实现的运算符
  

3、继承

　　泛型类也可以实现继承，如Queue<T>里，继承实现了接口IEnumerable<T>接口。泛型类型可以实现泛型接口，也可以派生自一个类。泛型类型可以派生自泛型基类：

class Base<T>
{
  //...............
}

class Derived<T>:Base<T>
{
  //...............
}

　　派生类可以是泛型类，也可以是非泛型类型：

abstract class Calc<T>
{
  public abstract T Add(T x, T y);
  public abstract T Sub(T x, T y);
}

class IncCalc: Calc<int>
{
  public override int Add(int x, int y)
  {
    return x + y;
  }
  public override int Sub(int x, int y)
  {
    return x - y;
  }
}
class DoubleCalc : Calc<double>
{
  public override double Add(double x, double y)
  {
    return x + y;
  }
  public override double Sub(double x, double y)
  {
    return x - y;
  }
}

4、静态成员

　　泛型类的静态成员只能在一个实例中共享：

class StaticDemo<T>
{
  public static string Type;
}

static void Main()
{
  StaticDemo<int>.Type = "int类型";
  StaticDemo<object>.Type = "Object类型";
  Console.WriteLine(StaticDemo<int>.Type);//输出：int类型
}

　　实际上，每当用一个类型去代替泛型中的T时，都是在创造一个实例类型。因此，泛型类型中的静态字段，会在不同的类型替代泛型T的实例中重新生成。这样设计也有好处，可以为程序提供一个“泛型缓存”的概念，使用泛型的静态成员，使它存放在缓存中，方便调用。

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