向Visual Basic程序员介绍泛型(二)

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  visual|程序|程序员(接上篇)

正如你所见,泛型使用起来很简单。强类型化的代码可以避免运行时错误;智能感知会工作得更好。虽然使用泛型已经有非常充分的理由,不过使用泛型还有更多的优点:性能和代码重用。

将泛型技术引入.Net框架的一个主要原因是为了提高性能。比如集合类可以比以前工作得更快,因为编译器能够针对集合所储存的类型进行优化。下面的代码比较了数组、ArrayList以及泛型List的性能:

txtOutput.Text = "Performance" & vbCrLf



Const iterations As Integer = 5000000

PerfTime.Start()

Dim myArray(iterations) As Integer

For i As Integer = 0 To iterations - 1

myArray(i) = i

Next

Dim elapsed As Integer = PerfTime.Stop

txtOutput.Text &= "Array time: " & elapsed & vbCrLf

myArray = Nothing

GC.Collect()



PerfTime.Start()

Dim myArrayList As New ArrayList

For i As Integer = 0 To iterations - 1

myArrayList.Add(i)

Next

elapsed = PerfTime.Stop

txtOutput.Text &= "ArrayList time: " & elapsed & vbCrLf

myArrayList = Nothing

GC.Collect()



PerfTime.Start()

Dim myList As New List(Of Integer)

For i As Integer = 0 To iterations - 1

myList.Add(i)

Next

elapsed = PerfTime.Stop

txtOutput.Text &= "List time: " & elapsed & vbCrLf

myList = Nothing

GC.Collect()

这段代码在固定长度的数组中储存了500万个数值,同时也在自动增长的ArrayList和泛型List中储存同样多的数值,性能数值看起来非常有趣:

Array 时间: 344

ArrayList时间: 4656

List时间: 797

有特定类型的定长数组有无与伦比的速度,而且不需要为改变大小付出代价。而集合类型的大小都是自动增长,如果有固定数组1/2的性能是相当不错的。接下来看看ArrayList,非常不幸,只有固定数据1/10的性能。问题出在ArrayList被设计成储存引用型变量,Integer是值类型,在储存到ArrayList以前要经过“装箱”操作,将Integer转为Object型。装箱的代价是非常昂贵的,所以当你储存值类型数据(如Integer、Date、Boolean以及你自己创建的Structure等)时,使用泛型将获得非常可观的性能提升。

更多关于“装箱”和“拆箱”操作的信息,请参见MSDN库中的“装箱转换”和“拆箱转换”

创建泛型类型和方法

并不是只能使用Visual Basic.Net提供的泛型类型,你可以创建你自己的泛型类型和方法。

泛型方法

当你想实现一些不与特定类型相关的一般算法时,你可能想创建泛型方法。举个例子,典型的冒泡排序需要遍历数组中的所有项目,两两比较,并交换需要排序的数值。

如果你已经确定只要进行整数的排序,你可以简单地编写一个只能用于Integer类型的Swap方法。但是如果你想能够排序任何类型,你就可以编写一个泛型Swap方法如下:

Private Sub Swap(Of ItemType) _

(ByRef v1 As ItemType, ByRef v2 As ItemType)



Dim temp As ItemType

temp = v1

v1 = v2

v2 = temp

End Sub

注意“Of ItemType”,当Swap方法被调用时,除了必须提供所需的参数,还必须传入一个数据类型。这个数据类型会代替任何实例中的ItemType。下面的例子调用了Swap:

Swap(Of Integer)(v1, v2)

这条语句告诉Swap方法它将交换的是Integer类型。如果你回过头去看看Swap的代码,这条语句的意思就是让JIT将所有的ItemType换成Integer,这个Swap方法实际上已经被JIT重写成:

Private Sub Swap(ByRef v1 As Integer, ByRef v2 As Integer)

Dim temp As Integer

temp = v1

v1 = v2

v2 = temp

End Sub

这是实际执行的代码,JIT生成一个专用于Integer类型的方法。如果你接下来想要排序字符串类型,你就可以用另一Swap的调用如下:

Swap(Of String)(v1, v2)

当方法执行的时候,JIT会生成另一个版本的Swap,这次是特定成String类型的:

Private Sub Swap(ByRef v1 As String, ByRef v2 As String)

Dim temp As String

temp = v1

v1 = v2

v2 = temp

End Sub

下面是一个使用泛型Swap的冒泡排序的完整例子:

Private Sub btnSortIntegers_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles btnSortIntegers.Click

Dim ints(9) As Integer

Dim r As New Random

For i As Integer = 0 To 9

ints(i) = r.Next(1, 100)

Next



' 冒泡排序

For j As Integer = 0 To 9

For k As Integer = 9 To 1 Step -1

If ints(k) < ints(k - 1) Then

Swap(Of Integer)(ints(k), ints(k - 1))

End If

Next

Next



txtOutput.Text = "Sort Integers" & vbCrLf

For i As Integer = 0 To 9

txtOutput.Text &= ints(i) & vbCrLf

Next

End Sub



泛型类型

最后一点,你能够创建完全泛型的类型,使用这种“Of ItemType”方法创建类的声明如下:

Public Class SomeClass(Of ItemType)



Private internalVar as ItemType

Public Function SomeMethod(ByVal value As ItemType) As ItemType

End Function



End Class

这段代码对类的作用与方法是相同的。JIT编译器会简单地将实例中的ItemType替换成实例化时特别指明的类型。

约束

泛型技术还支持一种叫做约束的特性。这项功能确保在指定类型的时候,传入的类型最起码要实现某些功能。比如你要实现一种排序算法,你需要确保传入的类型能够实现IComparible接口。你可以用约束来完成这个设想:

Public Class SomeClass(Of ItemType As IComparible)



Public Function SomeMethod(ByVal value As ItemType) As ItemType

End Function



End Class


结论

泛型技术相对于以Object为基础的集合提供了很多好处,首先,泛型类是强类型的,这就确保所有的错误在编译时能够发现。强类型还可以让智能感知提供更多方便。泛型还能让你简化代码,让你的算法可以作用于多种类型。最后,泛型集合要比以Object为基础的集合快得多,特别是用于值类型时。

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