4. Неиспользуемый объект в управляемой динамической памяти (в конце концов) должен быть уничтожен сборщиком мусора.
В нашей ситуации метод Main() с точки зрения производительности не имеет никаких проблем, но соответствующие проблемы появятся, когда ArrayList будет содержать тысячи целых значений, если вашей программе придется регулярно их обрабатывать.
Теперь рассмотрим проблему отсутствия: типовой безопасности в отношении операции восстановления значений из объектного образа. Вы знаете, что для восстановления значения в рамках синтаксиса C# используется оператор преобразования. Но каким будет это преобразование – успешным или неудачным, – выяснится только в среде выполнения, При попытке восстановить значение в неправильный тип данных вы получите InvalidCastException.
static void Main(string[] args) {
…
// Ой! Исключение времени выполнения!
Console.WriteLine("Значение вашего int: {0}", (short)myInts[0]);
Console.ReadLine();
}
В идеальной ситуации компилятор C# должен решать проблемы некорректных операций восстановления из объектного образа во время компиляции, а не в среде выполнения. В связи с этим, в действительно идеальной ситуации, можно было бы сохранить типы, характеризуемые значениями, в контейнере, который не требовал бы преобразования в объект. В .NET 2.0 обобщения дают решение именно этих проблем. Однако перед тем как углубиться в детали использования обобщений, давайте посмотрим, как программисты пытались бороться с этими проблемами в .NET 1.x. с помощью строго типизованных коллекций.
Типовая безопасность и строго типизованные коллекции
В мире .NET, существовавшем до появления версии 2.0, программисты попытались решить проблемы типовой безопасности с помощью построения пользовательских строго типизованных коллекций. Для примера предположим, что вы хотите создать пользовательскую коллекцию, которая сможет содержать только объекты типа Person (персона).
public class Person {
// Определены открытыми для простоты.
public int currAge;
public string fName, lName;
public Person(){}
public Person(string firstName, string lastName, int age) {
currAge = age;
fName = firstName;
lName = lastName;
}
public override string ToString() {
return string.Format("Возраст {0}, {1} равен (2}", lName, fName, currAge);
}
}
Чтобы построить коллекцию персон, можно определить член-переменную
System.Collections.ArrayList в рамках класса PeopleCollection и настроить все члены на работу со строго типизованными объектами Person, а не с общими объектами System.Object.
public class PeopleCollection: IEnumerable {
private ArrayList arPeople = new ArrayList();
public PeopleCollection(){}
// Преобразование для вызывающей стороны.
public Person GetPerson(int pos) { return (Person)arPeople[pos]; }
// Вставка только типов Person.
public void AddPerson(Person p) { arPeople.Add(p); }
public void ClearPeople() { arPeople.Clear(); }
public int Count { get { return arPeople.Count; } }
// Поддержка foreach нумератора.
IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() { return arPeople.GetEnumerator(); }
}
С такими определениями типов вы будете уверены в типовой безопасности, поскольку теперь компилятор C# сможет распознать любую попытку вставки неподходящего типа,
static void Main (string[] args) {
Console.WriteLine("***** Custom Person Collection *****n");
PeopleCollection myPeople = new PeopleCollection();
myPeople.AddPerson(new Person("Homer", "Simpson", 40));
myPeople.AddPerson(new Person("Marge", "Simpson", 38));
myPeople.AddPerson(new Person("Lisa", "Simpson", 9));
myPeople.AddPerson(new Person("Bart", "Simpson", 7));
myPeople.AddPerson(new Person("Maggie", ''Simpson", 2));
// Это приведет к ошибке компиляции!
myPeople.AddPerson(new Car());
foreach (Person p in myPeople) Console.WriteLine(p);
Console.ReadLine();
}
Хотя пользовательские коллекции и гарантируют типовую безопасность, при использовании этого подхода приходится создавать новые (и почти идентичные) пользовательские коллекции для каждого из соответствующих типов. Поэтому если вам понадобится пользовательская коллекция, которая должна работать только с классами, являющимися производными базового класса Car (автомобиль), вам придется построить очень похожий тип.
public class CarCollection: IEnumerable {
private ArrayList arCars = new ArrayList();
public CarCollection(){}
// Преобразование для вызывающей стороны.
public Car GetCar(int pos) { return (Car) arCars[pos]; }
// Вставка только типов Car.
public void AddCar(Car C) { arCars.Add(c); }
public void ClearCars() { arCars.Clear(); }
public int Count { get { return arCars.Count; } }
// Поддержка foreach нумератора.
IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() { return arCars.GetEnumerator(); }
}
Вы, наверное, знаете из своего собственного опыта, что процесс создания множества строго типизованных коллекций для учета различных типов является не только трудоемким, но просто кошмарным для последующего обслуживания. Обобщенные коллекции позволяют отложить указание спецификации содержащегося типа до времени создания. Пока что не слишком беспокойтесь о синтаксических деталях. Рассмотрите следующий программный код, в котором используется обобщенный класс с именем System.Collections.Generic.List‹› для создания двух контейнерных объектов, обеспечивающих типовую безопасность.
static void Main(string [] args) {
// Использование обобщенного типа List только для Person.
List‹Person› morePeople = new List‹Person›();
morePeople.Add(new Person());
// Использование обобщенного типа List только для Car.
List‹Car› moreCars = new List‹Car›();
// Ошибка компиляции!
moreCars.Add(new Person());
}
Проблемы создания объектных образов и строго типизованные коллекции
Строго типизованные коллекции можно найти в библиотеках базовых классов .NET и это очень полезные программные конструкции. Однако эти пользовательские контейнеры мало помотают в решении проблем создания объектных образов. Даже если вы создадите пользовательскую коллекцию с именем IntCollection, предназначенную для работы только с типами данных System.Int32, вам придется создать объект некоторого типа для хранения самих данных (System.Array, System.Collections.ArrayList и т.п.).
public class IntCollection: IEnumerable {
private ArrayList arInts = new ArrayList();
public IntCollection() {}
// Восстановление значения для вызывающей стороны.
public int GetInt(int pos) { return (int)arInts[pos]; }
// Операция создания объектного образа!
public void AddInt(int i) { arInts.Add(i); }
public void ClearInts() { arInts.Clear(); }
public int Count { get { return arInts.Count; } }
IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() { return arInts.GetEnumerator(); }
}
Вне зависимости от того, какой тип вы выберете для хранения целых чисел (System.Array, System.Collections.ArrayList и т.п.), вы не сможете избавиться от проблемы .NET 1.1, связанной с созданием объектных образов. Нетрудно догадаться, что здесь снова на помощь приходят обобщения. В следующем фрагменте программного кода тип System.Collections.Generic.List‹› используется для создания контейнера целых чисел, не имеющего проблем создания объектных образов и восстановлений значений при вставке и получении типов характеризуемых значений.
static void Main (string [] args) {
// Баз создания объектного образа!
List‹int› myInts = new List‹int›();
myInts.Add.(5);
// Без восстановления значения!
int i = myInts[0];
}
Просто в качестве подтверждения рассмотрите следующий CIL-код для этого метода Main() (обратите внимание да отсутствие в нем каких бы то ни было блоков box и unbox).
.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed {
.entrypoint
// Code size 24 (0x18)
.maxstack 2
.locals init ([0] class [mscorlib] System.Collections.Generic.List`1‹int32› myInts, [1] int32 i)
IL_0000: nop
IL_0001: newobj instance void class [mscorlib] System.Collections.Generic.List`1‹int32›::.ctor()
IL_0006: stloc.0
IL_0007: ldloc.0
IL_0008: ldc.i4.5
IL_0009: callvirt instance void class [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1‹int32›::Add(!0)
IL_000e: nop
IL_000f: ldloc.0
IL_0010: ldc.i4.0
IL_0011: callvirt instance !0 class [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1‹int32›::get_Item(int32)
IL_0016: stloc.1
IL_0017: ret
} // end of method Program::Main
Теперь, когда вы имеете лучшее представление о роли обобщений в .NET2.0, мы с вами готовы углубиться в детали. Для начала мы формально рассмотрим пространство имен System.Collections.Generic.
Исходный код. Проект CustomNonGenericCollection размещен в подкаталоге, соответствующем главе 10.
