Generics: обобщённые типы и методы

↑ 1.5 Коллекции и основы LINQ · ← Предыдущая · → Следующая

Обязательно~5 мин чтенияУровень: junior

Зачем это на собесе

generics — основа типобезопасного переиспользуемого кода: репозитории, Result<T>, обобщённые хендлеры, клиенты. Здесь база, а продвинутое (вариантность, static abstract) — во 2-м этапе.

Объяснение

Обобщённые типы

public sealed class Result<T>
{
    public bool IsSuccess { get; }
    public T? Value { get; }
    public string? Error { get; }
    private Result(bool ok, T? value, string? error) => (IsSuccess, Value, Error) = (ok, value, error);
    public static Result<T> Ok(T value) => new(true, value, null);
    public static Result<T> Fail(string error) => new(false, default, error);
}
 
Result<PatientDto> r = Result<PatientDto>.Ok(dto);

Без generics пришлось бы использовать object: потеря типобезопасности, приведения и boxing для value types.

Обобщённые методы и вывод типов

public static T Require<T>(T? value, string name) where T : class =>
    value ?? throw new ArgumentNullException(name);
 
var patient = Require(found, nameof(found));   // T выведен компилятором

Ограничения (constraints)

public interface IEntity { Guid Id { get; } }
 
public class Repository<T>(DbContext db) where T : class, IEntity   // ссылочный тип и реализует IEntity
{
    public Task<T?> GetAsync(Guid id, CancellationToken ct) =>
        db.Set<T>().FirstOrDefaultAsync(e => e.Id == id, ct);
}

• where T : class / class? — ссылочный тип.
• where T : struct — значимый тип (не nullable).
• where T : notnull — не допускающий null.
• where T : new() — есть публичный конструктор без параметров.
• where T : BaseType, where T : IInterface.
• where T : unmanaged — без ссылок внутри (для низкоуровневой работы с памятью).
• where T : Enum, where T : Delegate.

Как generics работают в CLR

• Для value types JIT создаёт отдельный машинный код для каждого типа (List<int>, List<double>): без боксинга, максимальная скорость.
• Для reference types код общий (все ссылки одного размера).
• В отличие от Java, generics в .NET не стираются: тип доступен в рантайме (typeof(T), рефлексия).

default(T)

T? FirstOrNothing<T>(IEnumerable<T> items) => items.Any() ? items.First() : default;   // null или 0

Статические поля в generic-типе

У каждого закрытого типа свои: Cache<Patient>.Items и Cache<Encounter>.Items — разные. Иногда это используют как типизированный кэш.

Generic-интерфейсы в DI

public interface IHandler<TRequest, TResponse> { Task<TResponse> HandleAsync(TRequest req, CancellationToken ct); }
builder.Services.AddScoped(typeof(IRepository<>), typeof(EfRepository<>));   // открытый generic

Нюансы и подводные камни

• Generic-репозиторий «на всё» часто становится бесполезной обёрткой над DbSet: специфичные запросы всё равно пишут отдельно.
• List<Derived> нельзя присвоить List<Base> (инвариантность), а IEnumerable<Derived> в IEnumerable<Base> — можно (ковариантность). Подробнее — во втором этапе.
• Сравнение значений типа T через == не компилируется без ограничений. Используйте EqualityComparer<T>.Default.Equals(a, b).
• Слишком общие generic-API с кучей параметров типов трудно читать. Generics — для реального переиспользования.

Тестирование

[Fact]
public void Result_holds_value_on_success()
{
    var r = Result<int>.Ok(42);
    r.IsSuccess.Should().BeTrue();
    r.Value.Should().Be(42);
}

Вопросы с ответами

Зачем нужны generics?

Типобезопасное переиспользование кода для разных типов без приведений и боксинга. Ошибки типов ловятся компилятором.

Какие ограничения можно наложить на параметр типа?

class, struct, notnull, unmanaged, new(), базовый класс, интерфейс, Enum, Delegate и их комбинации.

Чем generics в .NET отличаются от Java?

В .NET они реифицированы: информация о типе есть в рантайме, для value types генерируется отдельный код без боксинга. В Java типы стираются при компиляции.

Что вернёт default(T)?

null для ссылочных типов, нулевое значение для значимых (0, false, структура с нулевыми полями).

Связанные темы

• Предыдущая: Интерфейсы коллекций: IEnumerable, ICollection, IList, IReadOnly · Следующая: LINQ: основные операторы
• Generics глубоко: Generics глубоко: constraints, вариантность, static abstract
• Result pattern: Result pattern и обработка ошибок без исключений
• Repository поверх EF: Repository и Unit of Work поверх EF: нужно ли
• Generics в TypeScript: Generics