自引用泛型模式分析

  曾经有人问我这样一个问题:如何迫使子类提供无参构造函数。当时给出的答案是让子类实现这样一个接口。
  public interface IMustHaveParameterLessConstructor
  where T : IMustHaveParameterLessConstructor, new()
  {
  }
  这种在泛型参数中引用自身的技法,还有个名字,叫做“Self-Referencing Generics”模式。这个技法在C++中已经被使用了20多年,只不过叫做Curiously Recurring Template。
  这个技法可以用来实现不少有用的功能。比如为所有子类实现Singleton模式
  public class Singleton
  where T : new()
  {
  private static readonly T instance = new T();
  public static T Instance
  {
  get { return instance; }
  }
  }
  public class Model : Singleton
  {
  }
  下面谈谈这个技法的劣势。
  首先,它影响代码的可读性,比如说用到这种程度的时候。
  public interface IComponent
  { }
  public interface IComponentProvider
  where TComponent : IComponent>
  { }
  public interface IComponentProviderWorkaround
  where TComponent : IComponent
  where TSelf : IComponentProviderWorkaround
  { }
  这就是自找麻烦了。别人读起来也会想骂人。
  其次,这个技法其实是反面向对象的。如果你的类继承层次多于一层,就会产生问题。
  Eric Lippert在其博文《Curiouser and curiouser》中从继承关系的逻辑合理性的角度进行了分析。本质上讲,自引用泛型违反了里氏替换原则。下面节选了一些要点。
  It seems like an abuse of a mechanism rather than the modeling of a concept from the program's "business domain"
  ……
  My advice is to think very hard before you implement this sort of curious pattern in C#; do the benefits to the customer really outweigh the costs associated with the mental burden you're placing on the code maintainers?托福答案
  Eric文中的例子还是很温和的,至少没有导致什么编译错误或是警告。于是就被一些人无视了。
  那么我来写个能出编译错误的例子。
  public interface SoapArgs
  where T : SoapArgs
  {
  }
  public class GenericSoapArgs : SoapArgs>
  {
  }
  public class DerivedGenericSoapArgs : GenericSoapArgs
  {
  }
  这三个类(或接口)的关系很一目了然对吧。又有这样一个函数,负责把SoapArgs发出去。
  public class SoapSender
  {
  public virtual void SendSoapArgs(T args)
  where T : SoapArgs
  {
  }
  }
  也很简单对吧?逻辑上,这个函数可以接受前面两个类的实例对吧?可实际上,下面第二行代码会出编译错误。
  new SoapSender().SendSoapArgs(new GenericSoapArgs());
  new SoapSender().SendSoapArgs(new DerivedGenericSoapArgs());
  错误信息是:
  The type 'DerivedGenericSoapArgs' cannot be used as type parameter 'T' in the generic type or method 'SoapSender.SendSoapArgs(T)'. There is no implicit reference conversion from 'DerivedGenericSoapArgs' to 'SoapArgs< DerivedGenericSoapArgs>'.
  解决办法倒也算简单,让DerivedGenericSoapArgs自己再实现一遍SoapArgs接口就可以了——尽管它的父类已经实现了托福答案

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