ジェネリック型の概要

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開発者は、暗黙的か明示的かに関わらず、.NET では常にジェネリックを使用します。 .NET で LINQ を使用していると、IEnumerable<T> を操作することがあります。 または、Entity Framework を使用してデータベースと通信するための "汎用リポジトリ" のオンライン サンプルをこれまでに目にしたことがある場合、ほとんどのメソッドが IQueryable<T> を返すことに気付きます。 これらの例の T とは何で、なぜそこにあるのでしょうか。

ジェネリックは、.NET Framework 2.0 で最初に導入され、本質的に "コード テンプレート" であり、開発者は実際のデータ型を触ることなく、タイプ セーフなデータ構造を定義できます。 たとえば、List<T> はジェネリック コレクションであり、List<int>、List<string>、List<Person> などの任意の型で宣言および使用できます。

ジェネリックが便利な理由を理解するために、ジェネリックを追加する前と後の特定のクラス ArrayList を見てみましょう。 .NET Framework 1.0 で、ArrayList 要素の型は Object です。 コレクションに追加されたすべての要素は Object に自動変換されます。 リストから要素を読み取るときも同じことが起こります。 このプロセスはボックス化とボックス化解除と呼ばれ、パフォーマンスに影響します。 しかし、パフォーマンスとは別に、コンパイル時にリスト内のデータの型を判断する方法がないため、脆弱なコードが発生する可能性があります。 ジェネリックは、リストの各インスタンスに含まれるデータの型を定義することで、この問題を解決します。 たとえば、List<int> には整数だけを追加でき、List<Person> には Persons だけを追加できます。

ジェネリックは、実行時にも使用できます。 使用されているデータ構造の型をランタイムが認識し、より効率的にメモリに格納できます。

実行時にデータ構造の型がわかるといかに効率的かということを示す小さなプログラムの例を次に示します。

  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();
      }
    }
  }

このプログラムで、次のような出力が生成されます。

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

最初にわかるのは、非ジェネリック リストよりジェネリック リストの方が並べ替えがはるかに高速であるということです。 また、ジェネリック リストの型が具体的 ([System.Int32]) であるのに対して、非ジェネリック リストの型は一般的であることもわかります。 ジェネリック List<int> の場合はランタイムはそれを Int32 型と認識するため、メモリの整数配列にリストの要素を格納できるのに対し、非ジェネリック ArrayList の場合はオブジェクトに対して各リスト要素をキャストする必要があります。 この例で示すように、余分なキャストに時間がかかり、リストの並べ替え速度が低下します。

ジェネリックの型をランタイムが認識することのもう 1 つの利点は、デバッグ エクスペリエンスの向上です。 C# でジェネリックをデバッグすると、データ構造内の各要素の型がわかります。 ジェネリックでない場合は、各要素の型を知ることはできません。

関連項目