用了这么多年的泛型，你对它到底有多了解？

　　现代程序员写代码没有人敢说自己没用过泛型，这个泛型模板T可以被任何你想要的类型替代，确实很魔法很神奇，很多人也习以为常了，但就是这么有趣的泛型T底层到底是怎么帮你实现的，不知道有多少人清楚底层玩法，这篇我就试着来分享一下，不一定全对哈一：没有泛型前
　　现在的netcore3。1和最新的。netframework8早已经没有当初那个被人诟病的ArrayList了，但很巧这玩意不得不说，因为它决定了C团队痛改前非，抛弃过往重新上路，上一段ArrayList案例代码。publicclassArrayList｛privateobject〔〕items；privateintindex0；publicArrayList（）｛itemsnewobject〔10〕；｝publicvoidAdd（objectitem）｛items〔index〕item；｝｝
　　上面这段代码，为了保证在Add中可以塞入各种类型eg：int，double，class，就想到了一个绝招用祖宗类object接收，这就引入了两大问题，装箱拆箱和类型安全。1。装箱拆箱
　　这个很好理解，因为你使用了祖宗类，所以当你Add的时候塞入的是值类型的话，自然就有装箱操作，比如下面代码：ArrayListarrayListnewArrayList（）；arrayList。Add（3）；占用更大的空间
　　这个问题我准备用windbg看一下，相信大家知道一个int类型占用4个字节，那装箱到堆上是几个字节呢，好奇吧。
　　原始代码和IL代码如下：publicstaticvoidMain（string〔〕args）｛varnum10；varobj（object）num；Console。Read（）；｝IL0000：nopIL0001：ldc。i4。s10IL0003：stloc。0IL0004：ldloc。0IL0005：box〔mscorlib〕System。Int32IL000a：stloc。1IL000b：callint32〔mscorlib〕System。Console：：Read（）IL0010：popIL0011：ret
　　可以清楚的看到IL0005中有一个box指令，装箱没有问题，然后抓一下dump文件。
　　0s！clrstackl！do0x0000018300002d480：0000sntdll！ZwReadFile0x14：00007ff9fc7baa64c3ret0：000！clrstacklOSThreadId：0xfc（0）ChildSPIPCallSite0000002c397fedf000007ff985c808f3ConsoleApp2。Program。Main（System。String〔〕）〔C：dreamCsharpConsoleApp1ConsoleApp2Program。cs28〕LOCALS：0x0000002c397fee2c0x000000000000000a0x0000002c397fee200x0000018300002d480000002c397ff03800007ff9e51b6c93〔GCFrame：0000002c397ff038〕0：000！do0x0000018300002d48Name：System。Int32MethodTable：00007ff9e33285a0EEClass：00007ff9e34958a8Size：24（0x18）bytesFile：C：WINDOWSMicrosoft。NetassemblyGAC64mscorlibv4。04。0。0。0b77a5c561934e089mscorlib。dllFields：MTFieldOffsetTypeVTAttrValueName00007ff9e33285a040005a08System。Int321instance10mvalue
　　倒数第5行Size：24（0x18）bytes，可以清楚的看到是24字节。为什么是24个字节，8（同步块指针）8（方法表指针）4（对象大小）20，但因为是x64位，内存是按8对齐，也就是要按8的倍数计算，所以占用是88824字节，原来只有4字节的大小因为装箱已被爆到24字节，如果是10000个值类型的装箱那空间占用是不是挺可怕的？栈到堆的装箱搬运到运输到售后到无害化处理都需要付出重大的人力和机器成本2。类型不安全
　　很简单，因为是祖宗类型object，所以无法避免程序员使用乱七八糟的类型，当然这可能是无意的，但是编译器确无法规避，代码如下：ArrayListarrayListnewArrayList（）；arrayList。Add（3）；arrayList。Add（newActionint（（num）｛｝））；arrayList。Add（newobject（））；
　　面对这两大尴尬的问题，C团队决定重新设计一个类型，实现一定终身，这就有了泛型。二：泛型的出现1。救世主
　　首先可以明确的说，泛型就是为了解决这两个问题而生的，你可以在底层提供的List中使用List，List等等你看得上的类型，而这种技术的底层实现原理才是本篇关注的重点。publicstaticvoidMain（string〔〕args）｛Listdoublelist1newListdouble（）；Liststringlist3newListstring（）；。。。｝三：泛型原理探究
　　这个问题的探索其实就是ListList在何处实现了Tint的替换，反观java，它的泛型实现其实在底层还是用object来替换的，C肯定不是这么做的，不然也没这篇文章啦，要知道在哪个阶段被替换了，你起码要知道C代码编译的几个阶段，为了理解方便，我画一张图吧。
　　流程大家也看到了，要么在MSIL中被替换，要么在JIT编译中被替换publicstaticvoidMain（string〔〕args）｛Listdoublelist1newListdouble（）；Listintlist2newListint（）；Liststringlist3newListstring（）；Listint〔〕list4newListint〔〕（）；Console。ReadLine（）；｝1。在第一阶段探究
　　因为第一阶段是MSIL代码，所以用ILSpy看一下中间代码即可。IL0000：nopIL0001：newobjinstancevoidclass〔mscorlib〕System。Collections。Generic。List1float64：：。ctor（）IL0006：stloc。0IL0007：newobjinstancevoidclass〔mscorlib〕System。Collections。Generic。List1int32：：。ctor（）IL000c：stloc。1IL000d：newobjinstancevoidclass〔mscorlib〕System。Collections。Generic。List1string：：。ctor（）IL0012：stloc。2IL0013：newobjinstancevoidclass〔mscorlib〕System。Collections。Generic。List1int32〔〕：：。ctor（）IL0018：stloc。3IL0019：callstring〔mscorlib〕System。Console：：ReadLine（）IL001e：popIL001f：ret。classpublicautoansiserializablebeforefieldinitSystem。Collections。Generic。List1TextendsSystem。ObjectimplementsclassSystem。Collections。Generic。IList1！T，classSystem。Collections。Generic。ICollection1！T，classSystem。Collections。Generic。IEnumerable1！T，System。Collections。IEnumerable，System。Collections。IList，System。Collections。ICollection，classSystem。Collections。Generic。IReadOnlyList1！T，classSystem。Collections。Generic。IReadOnlyCollection1！T
　　从上面的IL代码中可以看到，最终的类定义还是System。Collections。Generic。List1，说明在中间代码阶段还是没有实现Tint的替换。2。在第二阶段探究
　　想看到JIT编译后的代码，这个说难也不难，其实每个对象头上都有一个方法表指针，而这个指针指向的就是方法表，方法表中有该类型的所有最终生成方法，如果不好理解，我就画个图。
　　！dumpheapstat寻找托管堆上的四个List对象。0：000！dumpheapstatStatistics：MTCountTotalSizeClassName00007ff9e3314320132Microsoft。Win32。SafeHandles。SafeViewOfFileHandle00007ff9e339b4b8140System。Collections。Generic。List1〔〔System。Double，mscorlib〕〕00007ff9e333a068140System。Collections。Generic。List1〔〔System。Int32，mscorlib〕〕00007ff9e3330d58140System。Collections。Generic。List1〔〔System。String，mscorlib〕〕00007ff9e3314a58140System。IO。StreamNullStream00007ff9e3314510140Microsoft。Win32。Win32NativeInputRecord00007ff9e3314218140System。Text。InternalEncoderBestFitFallback00007ff985b442c0140System。Collections。Generic。List1〔〔System。Int32〔〕，mscorlib〕〕00007ff9e338fd28148System。Text。DBCSCodePageEncodingDBCSDecoder00007ff9e3325ef0148System。SharedStatics
　　可以看到从托管堆中找到了4个list对象，现在我就挑一个最简单的System。Collections。Generic。List1〔〔System。Int32，mscorlib〕〕，前面的00007ff9e333a068就是方法表地址。
　　！dumpmtmd00007ff9e333a0680：000！dumpmtmd00007ff9e333a068EEClass：00007ff9e349b008Module：00007ff9e3301000Name：System。Collections。Generic。List1〔〔System。Int32，mscorlib〕〕mdToken：00000000020004afFile：C：WINDOWSMicrosoft。NetassemblyGAC64mscorlibv4。04。0。0。0b77a5c561934e089mscorlib。dllBaseSize：0x28ComponentSize：0x0SlotsinVTable：77NumberofIFacesinIFaceMap：8MethodDescTableEntryMethodDescJITName00007ff9e388245000007ff9e3308de8PreJITSystem。Object。ToString（）00007ff9e389cc6000007ff9e34cb9b0PreJITSystem。Object。Equals（System。Object）00007ff9e388209000007ff9e34cb9d8PreJITSystem。Object。GetHashCode（）00007ff9e387f42000007ff9e34cb9e0PreJITSystem。Object。Finalize（）00007ff9e38a365000007ff9e34dc6e8PreJITSystem。Collections。Generic。List1〔〔System。Int32，mscorlib〕〕。Add（Int32）00007ff9e4202dc000007ff9e34dc7f8PreJITSystem。Collections。Generic。List1〔〔System。Int32，mscorlib〕〕。Insert（Int32，Int32）
　　上面方法表中的方法过多，我做了一下删减，可以清楚的看到，此时Add方法已经接受（Int32）类型的数据了，说明在JIT编译之后，终于实现了Tint的替换，然后再把List打出来看一下。0：000！dumpmtmd00007ff9e339b4b8MethodDescTableEntryMethodDescJITName00007ff9e388245000007ff9e3308de8PreJITSystem。Object。ToString（）00007ff9e389cc6000007ff9e34cb9b0PreJITSystem。Object。Equals（System。Object）00007ff9e388209000007ff9e34cb9d8PreJITSystem。Object。GetHashCode（）00007ff9e387f42000007ff9e34cb9e0PreJITSystem。Object。Finalize（）00007ff9e442873000007ff9e34e4170PreJITSystem。Collections。Generic。List1〔〔System。Double，mscorlib〕〕。Add（Double）00007ff9e3867a0000007ff9e34e4280PreJITSystem。Collections。Generic。List1〔〔System。Double，mscorlib〕〕。Insert（Int32，Double）
　　上面看的都是值类型，接下来再看一下如果T是引用类型会是怎么样呢？0：000！dumpmtmd00007ff9e3330d58MethodDescTableEntryMethodDescJITName00007ff9e389006000007ff9e34eb058PreJITSystem。Collections。Generic。List1〔〔System。Canon，mscorlib〕〕。Add（System。Canon）0：000！dumpmtmd00007ff985b442c0MethodDescTableEntryMethodDescJITName00007ff9e389006000007ff9e34eb058PreJITSystem。Collections。Generic。List1〔〔System。Canon，mscorlib〕〕。Add（System。Canon）
　　可以看到当是Listint〔〕和List的时候，JIT使用了System。Canon这么一个类型作为替代，有可能人家是摄影爱好者吧，为什么用Canon替代引用类型，这是因为它想让能共享代码区域的方法都共享来节省空间和内存吧，不信的话可以看看它们的Entry列都是同一个内存地址：00007ff9e3890060，打印出来就是这么一段汇编。0：000！u00007ff9e3890060preJITgeneratedcodeSystem。Collections。Generic。List1〔〔System。Canon，mscorlib〕〕。Add（System。Canon）Begin00007ff9e3890060，size4a00007ff9e389006057pushrdi00007ff9e389006156pushrsi00007ff9e38900624883ec28subrsp，28h00007ff9e3890066488bf1movrsi，rcx00007ff9e3890069488bfamovrdi，rdx00007ff9e389006c8b4e18movecx，dwordptr〔rsi18h〕00007ff9e389006f488b5608movrdx，qwordptr〔rsi8〕00007ff9e38900733b4a08cmpecx，dwordptr〔rdx8〕00007ff9e38900767422jemscorlibni0x59009a（00007ff9e389009a）00007ff9e3890078488b4e08movrcx，qwordptr〔rsi8〕00007ff9e389007c8b5618movedx，dwordptr〔rsi18h〕00007ff9e389007f448d4201lear8d，〔rdx1〕00007ff9e389008344894618movdwordptr〔rsi18h〕，r8d00007ff9e38900874c8bc7movr8，rdi00007ff9e389008aff152088faffcallqwordptr〔mscorlibni0x5388b0（00007ff9e38388b0）〕（JitHelp：CORINFOHELPARRADDRST）00007ff9e3890090ff461cincdwordptr〔rsi1Ch〕00007ff9e38900934883c428addrsp，28h00007ff9e38900975epoprsi00007ff9e38900985fpoprdi00007ff9e3890099c3ret00007ff9e389009a8b5618movedx，dwordptr〔rsi18h〕00007ff9e389009dffc2incedx00007ff9e389009f488bcemovrcx，rsi00007ff9e38900a290nop00007ff9e38900a3e8c877feffcallmscorlibni0x577870（00007ff9e3877870）（System。Collections。Generic。List1〔〔System。Canon，mscorlib〕〕。EnsureCapacity（Int32），mdToken：00000000060039e5）00007ff9e38900a8ebcejmpmscorlibni0x590078（00007ff9e3890078）
　　然后再回过头看List和List，从Entry列中看确实不是一个地址，说明List和List是两个完全不一样的Add方法，看得懂汇编的可以自己看一下哈MethodDescTableEntryMethodDescJITName00007ff9e38a365000007ff9e34dc6e8PreJITSystem。Collections。Generic。List1〔〔System。Int32，mscorlib〕〕。Add（Int32）00007ff9e442873000007ff9e34e4170PreJITSystem。Collections。Generic。List1〔〔System。Double，mscorlib〕〕。Add（Double）0：000！u00007ff9e38a3650preJITgeneratedcodeSystem。Collections。Generic。List1〔〔System。Int32，mscorlib〕〕。Add（Int32）Begin00007ff9e38a3650，size5000007ff9e38a365057pushrdi00007ff9e38a365156pushrsi00007ff9e38a36524883ec28subrsp，28h00007ff9e38a3656488bf1movrsi，rcx00007ff9e38a36598bfamovedi，edx00007ff9e38a365b8b5618movedx，dwordptr〔rsi18h〕00007ff9e38a365e488b4e08movrcx，qwordptr〔rsi8〕00007ff9e38a36623b5108cmpedx，dwordptr〔rcx8〕00007ff9e38a36657423jemscorlibni0x5a368a（00007ff9e38a368a）00007ff9e38a3667488b5608movrdx，qwordptr〔rsi8〕00007ff9e38a366b8b4e18movecx，dwordptr〔rsi18h〕00007ff9e38a366e8d4101leaeax，〔rcx1〕00007ff9e38a3671894618movdwordptr〔rsi18h〕，eax00007ff9e38a36743b4a08cmpecx，dwordptr〔rdx8〕00007ff9e38a36777321jaemscorlibni0x5a369a（00007ff9e38a369a）00007ff9e38a36794863c9movsxdrcx，ecx00007ff9e38a367c897c8a10movdwordptr〔rdxrcx410h〕，edi00007ff9e38a3680ff461cincdwordptr〔rsi1Ch〕00007ff9e38a36834883c428addrsp，28h00007ff9e38a36875epoprsi00007ff9e38a36885fpoprdi00007ff9e38a3689c3ret00007ff9e38a368a8b5618movedx，dwordptr〔rsi18h〕00007ff9e38a368dffc2incedx00007ff9e38a368f488bcemovrcx，rsi00007ff9e38a369290nop00007ff9e38a3693e8a8e60700callmscorlibni0x621d40（00007ff9e3921d40）（System。Collections。Generic。List1〔〔System。Int32，mscorlib〕〕。EnsureCapacity（Int32），mdToken：00000000060039e5）00007ff9e38a3698ebcdjmpmscorlibni0x5a3667（00007ff9e38a3667）00007ff9e38a369ae8bf60f9ffcallmscorlibni0x53975e（00007ff9e383975e）（mscorlibni）00007ff9e38a369fccint30：000！u00007ff9e4428730preJITgeneratedcodeSystem。Collections。Generic。List1〔〔System。Double，mscorlib〕〕。Add（Double）Begin00007ff9e4428730，size5a00007ff9e442873056pushrsi00007ff9e44287314883ec20subrsp，20h00007ff9e4428735488bf1movrsi，rcx00007ff9e44287388b5618movedx，dwordptr〔rsi18h〕00007ff9e442873b488b4e08movrcx，qwordptr〔rsi8〕00007ff9e442873f3b5108cmpedx，dwordptr〔rcx8〕00007ff9e44287427424jemscorlibni0x1128768（00007ff9e4428768）00007ff9e4428744488b5608movrdx，qwordptr〔rsi8〕00007ff9e44287488b4e18movecx，dwordptr〔rsi18h〕00007ff9e442874b8d4101leaeax，〔rcx1〕00007ff9e442874e894618movdwordptr〔rsi18h〕，eax00007ff9e44287513b4a08cmpecx，dwordptr〔rdx8〕00007ff9e4428754732ejaemscorlibni0x1128784（00007ff9e4428784）00007ff9e44287564863c9movsxdrcx，ecx00007ff9e4428759f20f114cca10movsdmmwordptr〔rdxrcx810h〕，xmm100007ff9e442875fff461cincdwordptr〔rsi1Ch〕00007ff9e44287624883c420addrsp，20h00007ff9e44287665epoprsi00007ff9e4428767c3ret00007ff9e4428768f20f114c2438movsdmmwordptr〔rsp38h〕，xmm100007ff9e442876e8b5618movedx，dwordptr〔rsi18h〕00007ff9e4428771ffc2incedx00007ff9e4428773488bcemovrcx，rsi00007ff9e442877690nop00007ff9e4428777e854fbffffcallmscorlibni0x11282d0（00007ff9e44282d0）（System。Collections。Generic。List1〔〔System。Double，mscorlib〕〕。EnsureCapacity（Int32），mdToken：00000000060039e5）00007ff9e442877cf20f104c2438movsdxmm1，mmwordptr〔rsp38h〕00007ff9e4428782ebc0jmpmscorlibni0x1128744（00007ff9e4428744）00007ff9e4428784e8d50f41ffcallmscorlibni0x53975e（00007ff9e383975e）（mscorlibni）00007ff9e4428789ccint3
　　可能你有点蒙，我画一张图吧。
　　四：总结
　　泛型T真正的被代替是在JIT编译时才实现的，四个List会生成四个具有相应具体类型的类对象，所以就不存在拆箱和装箱的问题，而类型的限定visualstudio编译器工具提前就帮我们约束好啦。