泛型型別概觀

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開發人員經常會在 .NET 中使用泛型，不論是隱含使用或明確使用。 當您在 .NET 中使用 LINQ 時，您是否曾注意到您正在使用 IEnumerable<T>？ 如果您曾經看過使用 Entity Framework 與資料庫通訊的「一般存放庫」線上範例，您是否注意到大部分的方法會傳回 IQueryable<T>？ 您可能想知道這些範例中的 T 為何，以及它出現在這裡的原因。

在 .NET Framework 2.0 中首次引進，泛型基本上是「程式碼範本」，可讓開發人員定義型別安全資料結構，而不需要認可至實際資料類型。 例如，List<T> 是可宣告的泛型集合，並可搭配任何型別使用：List<int>、List<string>、List<Person> 等等。

若要了解為什麼泛型十分實用，讓我們看看加入泛型前後的特定類別：ArrayList。 在 .NET Framework 1.0 中，ArrayList 元素的型別為 Object。 加入至集合的任何項目都會以無訊息方式轉換成 Object。 從清單中讀取元素時會發生同樣的情況。 此程序稱為 Boxing 和 Unboxing，它會影響效能。 不過，除了效能之外，也無法在編譯時間判斷清單中的資料類型，這會使某些程式碼變得不穩定。 泛型可以透過定義每個清單執行個體將包含之資料的型別解決這個問題。 例如，您只能將整數加入 List<int>，以及只能將 Persons 加入 List<Person>。

泛型也可用於執行階段。 執行階段知道您要使用的資料結構類型，因此可更有效率地將其儲存在記憶體中。

下列範例是一個小程式，說明如何有效率地得知執行階段的資料結構類型：

  using System;
  using System.Collections;
  using System.Collections.Generic;
  using System.Diagnostics;

  namespace GenericsExample {
    class Program {
      static void Main(string[] args) {
        //generic list
        List<int> ListGeneric = new List<int> { 5, 9, 1, 4 };
        //non-generic list
        ArrayList ListNonGeneric = new ArrayList { 5, 9, 1, 4 };
        // timer for generic list sort
        Stopwatch s = Stopwatch.StartNew();
        ListGeneric.Sort();
        s.Stop();
        Console.WriteLine($"Generic Sort: {ListGeneric}  \n Time taken: {s.Elapsed.TotalMilliseconds}ms");

        //timer for non-generic list sort
        Stopwatch s2 = Stopwatch.StartNew();
        ListNonGeneric.Sort();
        s2.Stop();
        Console.WriteLine($"Non-Generic Sort: {ListNonGeneric}  \n Time taken: {s2.Elapsed.TotalMilliseconds}ms");
        Console.ReadLine();
      }
    }
  }

此程式會產生類似下列內容的輸出：

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

您在此首先可以注意到，泛型清單的排序速度比非泛型清單的排序速度明顯更快。 您也可能注意到，泛型清單的類型是獨特的 ([System.Int32])，而非泛型清單的類型則是一般化。 因為執行階段知道泛型 List<int> 的類型是 Int32，所以其可以將清單元素儲存為記憶體中的基礎整數陣列，但非泛型 ArrayList 則必須將每個清單元素轉換成物件。 如此範例所示，額外的轉換需要時間，因此會使清單排序速度變慢。

執行階段知道您的泛型型別的另一個優點是改進偵錯體驗。 當您偵錯 C# 中的泛型時，您知道資料結構中的每個元素是何種型別。 如果沒有泛型，您就無法得知每個項目是何種類型。

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