Chapter 3: Working with Generics (Items 18-28)

为什么Generic Design必须同时约束能力和承诺

Generic的价值不是把object换成T，而是保留caller与implementation之间的type relation。Constraint太弱，method body只能猜测；constraint太强，可用类型被无故排除；runtime specialization若改变semantics，则同一个generic API对不同T说了两套话。

先预测：为方便实现而顺手加class, new()是否无害；List<Dog>能否当作List<Animal>；为string继承一个generic base specialization是否自然？答案分别是否、不能、通常不应。

Constraint、Specialization与Ordering（Items 18-20）

Item 18: Always Define Constraints That Are Minimal and Sufficient

从method body反推能力：只比较就约束IComparable<T>，只需要non-null reference才考虑class/notnull，只有确实构造T才用new()。每多一个constraint都是public compatibility restriction，应有call-site需求和compile-time test。

Item 19: Specialize Generic Algorithms Using Runtime Type Checking

当profile证明某个closed type有显著fast path，可在generic algorithm内部做typeof(T)检查，但结果、exception、ordering和side effects必须与general path一致。Specialization是performance implementation detail，不应要求caller知道另一个subclass或API。

Item 20: Implement Ordering Relations with IComparable<T> and IComparer<T>

IComparable<T>表达type唯一、稳定的natural order；价格升序、名称culture-aware等contextual order用IComparer<T>。验证sign(Compare(a,b))=-sign(Compare(b,a))、transitivity，并明确compare-zero是否必须与equality一致，尤其是sorted collection key。

public static T Min<T>(T left, T right) where T : IComparable<T> =>
    left.CompareTo(right) <= 0 ? left : right;

Disposable T、Variance与Callable Capability（Items 21-23）

Item 21: Always Create Generic Classes That Support Disposable Type Parameters

若generic container创建或接收T的ownership，且T可释放，container必须提供清晰的cascade disposal；仅borrow T则不能擅自释放。可用where T : IDisposable建立专门owner type，或显式owner policy，避免runtime猜测后把borrowed value一起Dispose。

Item 22: Support Generic Covariance and Contravariance

Producer只返回T，可声明out T并允许IProducer<Dog>转为IProducer<Animal>；consumer只接收T，可声明in T并反向转换。List<T>同时读写所以invariant；variance只适用于reference conversions和interface/delegate type parameters。

Item 23: Use Delegates to Define Method Constraints on Type Parameters

C# 6无法约束“必须存在某个static method/operator”，原书建议把所需operation作为Func/named delegate传入。这仍适合runtime strategy与test substitution。现代C#在target framework允许时也可用static abstract interface members做compile-time generic math；二者分别表达runtime supplied behavior和type supplied static capability。

public static TResult Fold<T, TResult>(
    IEnumerable<T> source,
    TResult seed,
    Func<TResult, T, TResult> combine) => source.Aggregate(seed, combine);

Generic API Shape与Compatibility（Items 24-28）

Item 24: Do Not Create Generic Specialization on Base Classes or Interfaces

不要以StringRepository : Repository<string>伪装template specialization并改变base semantics。优先generic implementation内受测fast path、composition strategy或清晰overload；inheritance必须满足substitutability，而非仅复用代码。

Item 25: Prefer Generic Methods Unless Type Parameters Are Instance Fields

若T只参与一个operation，不存入instance state，把T放method上让caller inference并减少constructed type数量。只有instance fields、lifetime或多methods共同依赖同一个T时，generic type才表达真实type identity。

Item 26: Implement Classic Interfaces in Addition to Generic Interfaces

面向仍消费non-generic interface的framework，generic collection可同时实现IEnumerable<T>与IEnumerable，后者桥接到同一enumerator semantics。不要复制两套逻辑；bridge必须保持order、fault和mutation behavior一致。

Item 27: Augment Minimal Interface Contracts with Extension Methods

Interface只保留implementer必须提供的primitive operations，convenience behavior由extension组合，避免每次加helper都破坏所有implementers。Extension不能访问private state，也不能替代需要override、多态或ownership的member。

Item 28: Consider Enhancing Constructed Types with Extension Methods

可以为IDictionary<string,T>等closed shape提供domain-focused extension，但要控制namespace与overload，避免与instance member或其他extensions产生解析惊喜。名称应揭示cost和enumeration，例如不要把remote I/O藏在看似cheap的Get里。

public static TValue GetRequired<TValue>(
    this IReadOnlyDictionary<string, TValue> source,
    string key) => source.TryGetValue(key, out var value)
        ? value
        : throw new KeyNotFoundException(key);

本章回顾：Generic API只承诺一种Semantics

1. Constraint必须最小且充分；每个额外constraint都是public compatibility cost。
2. Runtime specialization只优化，不改变generic result、fault、ordering和side effects。
3. Natural ordering在type上，contextual ordering由comparer提供并通过ordering laws。
4. T的input/output/storage位置决定variance，ownership决定是否cascade Dispose。
5. C# 6的delegate method constraint与现代static abstract members解决不同binding时机。
6. Generic method、classic bridge与extension保持API surface最小，inheritance不得冒充specialization。

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