一、為什麼使用泛型？
泛型其實就是一個不确定的類型，可以用在類和方法上，泛型在聲明期間沒有明确的定義類型，編譯完成之後會生成一個占位符，隻有在調用者調用時，傳入指定的類型，才會用确切的類型将占位符替換掉。
首先我們要明白，泛型是泛型，集合是集合，泛型集合就是帶泛型的集合。下面我們來模仿這List集合看一下下面這個例子：
我們的目的是要寫一個可以存放任何動物的集合，首先抽象出一個動物類：
//動物類public class Animal{ //随便定義出一個屬性和方法 public String SkinColor { get; set; }//皮膚顔色 //會跑的方法 public virtual void CanRun() { Console.WriteLine("Animal Run Can"); }}
然後建立Dog類和Pig類
//動物子類 Dogpublic class Dog : Animal{ //重寫父類方法 public override void CanRun() { Console.WriteLine("Dog Can Run"); }}//動物子類 Pigpublic class Pig : Animal{ //重寫父類方法 public override void CanRun() { Console.WriteLine("Pig Can Run"); }}
因為我們的目的是存放所有的動物，然後我們來寫一個AnimalHouse用來存放所有動物：
//存放所有動物public class AnimalHouse{ //由于自己寫線性表需要考慮很多東西，而且我們是要講泛型的，是以内部就用List來實作 private List animal = new List(); //添加方法 public void AddAnimal(Animal a) { animal.Add(a); } //移除方法，并傳回是否成功 public bool RemoveAnimal(Animal a) { return animal.Remove(a); }}
AnimalHouse類型可以存放所有的動物，但是每次存入子類對象的時候就會進行裝箱操作，每次取出的話，還要再次進行拆箱操作，會消耗額外的性能，因為所有的子類都能存放，是以拆箱的話也會很麻煩。
如果我們有方法可以做到，讓調用者來決定添加什麼類型(具體的類型，例如Dog、Pig)，然後我們建立什麼類型，是不是這些問題就不存在了？泛型就可以做到。
我們看一下泛型是如何定義的：
//用在類中public class ClassName{ //用在方法中 public void Mothed() { } //泛型類中具體使用CName //傳回值為CName并且接受一個類型為CName類型的對象 public CName GetC(CName c) { //default關鍵字的作用就是傳回類型的預設值 return default(CName); }}
其中CName和MName是可變的類型(名字也是可變的)，用法的話就和類型用法一樣，用的時候就把它當成具體的類型來用。
了解過泛型，接下來我們使用泛型把AnimalHouse類更改一下，将所有類型Animal更改為泛型，如下：
public class AnimalHouse{ private List animal = new List(); public void AddAnimal(T a){ animal.Add(a); } public bool RemoveAnimal(T a){ return animal.Remove(a); }}
AnimalHouse類型想要存儲什麼樣的動物，就可以完全交由調用者來決定：
//聲明存放所有Dog類型的集合AnimalHouse dog = new AnimalHouse();//聲明存放所有Pig類型的集合AnimalHouse pig = new AnimalHouse();
調用方法的時候，原本寫的是T類型，當聲明的時候傳入具體的類型之後，類中所有的T都會變成具體的類型，例如Dog類型，Pig類型
這樣我們的問題就解決了，當調用者傳入什麼類型，我們就構造什麼類型的集合來存放動物。
但是還有一個問題，就是調用者也可以不傳入動物，調用者可以傳入一個桌子(Desk類)、電腦(Computer)，但是這些都不是我們想要的。比如我們需要調用動物的CanRun方法，讓動物跑一下再放入集合裡(z)，因為我們知道動物都是繼承自Animal類，所有動物都會有CanRun方法，但是如果傳入過來一個飛Desk類我們還能使用CanRun方法嗎？答案是未知的，是以為了確定安全，我們需要對傳入的類型進行限制。
二、泛型限制
泛型限制就是對泛型(傳入的類型)進行限制，限制就是指定該類型必須滿足某些特定的特征，例如：可以被執行個體化、比如實作Animal類等等
我們來看一下官方文檔上都有那些泛型限制：
| 限制 | 說明 |
| where T : struct | 類型參數必須是值類型。 可以指定除 Nullable 以外的任何值類型。 有關可以為 null 的類型的詳細資訊，請參閱可以為 null 的類型。 |
| where T : class | 類型參數必須是引用類型。 此限制還應用于任何類、接口、委托或數組類型。 |
| where T : unmanaged | 類型參數必須是非托管類型。 |
| where T : new() | 類型參數必須具有公共無參數構造函數。 與其他限制一起使用時， |
| 類型參數必須是指定的基類或派生自指定的基類。 |
| 類型參數必須是指定的接口或實作指定的接口。 可指定多個接口限制。 限制接口也可以是泛型。 |
| where T : U | 為 T 提供的類型參數必須是為 U 提供的參數或派生自為 U 提供的參數。 |
對多個參數應用限制：
//微軟官方例子class Base { }class Test where U : struct where T : Base, new(){ }
使用的話隻需要在泛型後面添加 where 泛型 : 泛型限制1、泛型限制2....，如果有new()限制的話則必須放在最後，說明都有很詳細的介紹。
然後我們來為AnimalHouse添加泛型限制為：必須包含公共無參構造函數和基類必須是Animal
//Animal限制T必須是Animal的子類或者本身，new()限制放在最後public class AnimalHousewhere T : Animal, new(){ private List animal = new List(); public void AddAnimal(T a){ //調用CanRun方法 //如果不加Animal泛型限制是無法調用.CanRun方法的，因為類型是不确定的 a.CanRun(); //添加 animal.Add(a); } public bool RemoveAnimal(T a){ return animal.Remove(a); }}
然後調用的時候我們傳入Object試一下
提示Object類型不能傳入AnimalHouse中，因為無法轉換為Animal類型。
我們在寫一個繼承Animal類的Tiger子類，然後私有化構造函數
//動物子類 Tigerpublic class Tiger : Animal{ //私有化構造函數 private Tiger() { } public override void CanRun() { Console.WriteLine("Tiger Can Run"); }}
然後建立AnimalHouse類型對象，傳入Tiger類試一下：
提示必須是公共無參的非抽象類型構造函數。現在我們的AnimalHouse類就很完善了，可以存入所有的動物，而且隻能存入動物
三、逆變和協變
先來看一個問題
Dog dog = new Dog();Animal animal = dog;
這樣寫編譯是不會報錯的，因為Dog繼承了Animal，預設會進行一個隐式轉換，但是下面這樣寫
AnimalHouse<Dog> dogHouse = new AnimalHouse<Dog>();AnimalHouse<Animal> animalHouse = dogHouse;
這樣寫的話會報一個無法轉換類型的錯誤。
強轉的話，會轉換失敗，我們設個斷點在後一句，然後監視一下animalHouse的值，可以看到值為null
//強轉編譯會通過，強轉的話會轉換失敗，值為nullIAnimalHouse animalHouse = dogHouse as IAnimalHouse;
協變就是為了解決這一問題的，這樣做其實也是為了解決類型安全問題(百度百科)：例如類型安全代碼不能從其他對象的私有字段讀取值。它隻從定義完善的允許方式通路類型才能讀取。
因為協變隻能用在接口或者委托類型中，是以我們将AnimalHouse抽象抽來一個空接口IAnimalHouse，然後實作該接口：
//動物房子接口(所有動物的房子必須繼承該接口，例如紅磚動物房子，别墅動物房)public interface IAnimalHouse<T> where T : Animal,new(){}//實作IAnimalHouse接口public class AnimalHouse<T> : IAnimalHouse<T> where T : Animal,new(){ private List animal = new List(); public void AddAnimal(T a) { a.CanRun(); animal.Add(a); } public bool RemoveAnimal(T a) { return animal.Remove(a); }}
協變是在T泛型前使用out關鍵字，其他不需要做修改
public interface IAnimalHouse<out T> where T : Animal,new(){}
接下來我們用接口來調用一下，現在一切ok了，編譯也可以通過
IAnimalHouse<Dog> dogHouse = new AnimalHouse<Dog>();IAnimalHouse<Animal> animalHouse = dogHouse;
協變的作用就是可以将子類泛型隐式轉換為父類泛型，而逆變就是将父類泛型隐式轉換為子類泛型
将接口類型改為使用in關鍵字
public interface IAnimalHouse<in T> where T : Animal,new(){}
逆變就完成了：
IAnimalHouse<Animal> animalHouse = new AnimalHouse<Animal>();IAnimalHouse<Dog> dogHouse = animalHouse;
逆變和協變還有兩點：協變時泛型無法作為參數、逆變時泛型無法作為傳回值。
逆變：
協變：
文法都是一些 非常粗糙的東西，重要的是思想、思想、思想。然後我們來看一下為什麼要有逆變和協變？
什麼叫做類型安全？C#中的類型安全個人了解大緻就是：一個對象向父類轉換時，會隐式安全的轉換，而兩種不确定可以成功轉換的類型(父類轉子類)，轉換時必須顯式轉換。解決了類型安全大緻就是，這兩種類型一定可以轉換成功。(如果有錯誤，歡迎指正)。
協變的話我相信應該很好了解，将子類轉換為父類，相容性好，解決了類型安全(因為子類轉父類是肯定可以轉換成功的)；而協變作為傳回值是百分百的類型安全
“逆變為什麼又是解決了類型安全呢？子類轉父類也安全嗎？不是有可能存在失敗嗎？”
其實逆變的内部也是實作子類轉換為父類，是以說也是安全的。
“可是我明明看到的是IAnimalHouse dogHouse = animalHouse;将父類對象指派給了子類，你還想騙人？”
這樣寫确實是将父類轉換為子類，不過逆變是用在作為參數傳遞的。這是因為寫代碼的“視角”原因，為什麼協變這麼好了解，因為子類轉換父類很明顯可一看出來“IAnimalHouse animalHouse = dogHouse;”，然後我們換個“視角”，将逆變作為參數傳遞一下，看這個例子：
先将IAnimalHouse接口修改一下：
public interface IAnimalHouse where T : Animal,new(){ //添加方法 void AddAnimal(T a); //移除方法 bool RemoveAnimal(T a);}
然後我們在主類(Main函數所在的類)中添加一個TestIn方法來說明為什麼逆變是安全的：
//需要一個IAnimalHouse類型的參數public void TestIn(IAnimalHouse dog) { }
接下來我們将“視角”切到TestIn中，作為第一視角，我們正在寫這個方法，至于其他人如何調用我們都是不得而知的
我們就随便在目前方法中添加一個操作：為dog變量添加一個Dog對象，TestIn方法改為如下：
//需要一個IAnimalHouse類型的參數public static void TestIn(IAnimalHouse dog) { Dog d = new Dog(); dog.AddAnimal(d);}
我們将“視角”調用者視角，如果我們想調用目前方法，隻有兩種方法：
//第一種AnimalHouse dogHouse = new AnimalHouse();TestIn(dogHouse);//第二種 AnimalHouse animalHouse = new AnimalHouse();//因為使用了in關鍵字是以可以傳入父類對象TestIn(animalHouse);
第一種的話我們就不看了，很正常也很合理，我們主要來看第二種，那第二種類型安全又在哪兒呢？
可能有人已經反應過來了，我們再來看一下TestIn方法，有一個需要傳遞過來的IAnimalHouse類型的dog對象，如果調用者是使用第二種方法調用的，那這個所謂的IAnimalHouse類型的dog對象是不是其實就是AnimalHouse類型的對象？而dog.AddAnimal(參數類型);的參數類型是不是就是需要一個Animal類型的對象？那傳入一個Dog類型的d對象是不是最終也是轉換為Animal類型放入dog對象中？是以當逆變作為參數傳遞時，類型是安全的。
思考：那麼，現在你能明白上面那個錯誤，為什麼“協變時泛型無法作為參數、逆變時泛型無法作為傳回值”了嗎？
public interface IAnimalHouse where T : Animal,new(){ //如果這樣寫逆變成立的話 //我們實作該接口，實作In方法，return(傳回)一個預設值default(T)或者new T() //此時使用第二種方法調用TestIn，并在TestIn中調用In方法 //注意，在TestIn中In方法的顯示傳回值肯定是Dog，但是實際上要傳回的類型是Animal //是以就存在Animal類型轉換為Dog類型，是以就有可能失敗 //是以逆變時泛型無法作為傳回值 T In(); void AddAnimal(T a); bool RemoveAnimal(T a);}逆變思考答案，建議自己認真思考過後再看
//在主類(Main類)中添加一個out協變測試方法public static IAnimalHouse TestOut() { //傳回一個子類 return new AnimalHouse();}//回到接口public interface IAnimalHouse where T : Animal,new(){ //如果這樣寫協變成立的話 //我們在Main方法中調用TestOut()方法，使用house變量接收一下 //IAnimalHouse house = TestOut(); //然後調用house的AddAnimal()方法 //注意，此時AddAnimal方法需要的是一個Animal，但是實際類型卻是Dog類型 //因為我們的TestOut方法傳回的是一個Dog類型的對象 //是以當我們在AddAnimal()中傳入new Animal()時，會存在Animal父類到Dog子類的轉換 //類型是不安全的，是以協變時泛型無法作為參數 void AddAnimal(T a); bool RemoveAnimal(T a);}協變思考答案，建議自己認真思考過後再看