C# 以泛型 Queue、Stack 取代非泛型版本：完整遷移指南

前言

非泛型 Queue、Stack 使用 object 儲存元素，導致值型別頻繁裝箱/拆箱。本文提供完整遷移範例，展示改用 Queue<T>、Stack<T> 的代碼變更與效能收益。

Queue 遷移對比

非泛型版本：裝箱/拆箱無處不在

public static void UseNonGenericQueue()
{
    Queue numericQueue = new Queue();
    
    numericQueue.Enqueue(1);  // 裝箱 int → object
    numericQueue.Enqueue(2);  // 裝箱
    numericQueue.Enqueue(3);  // 裝箱
    
    Console.WriteLine(numericQueue.Dequeue());  // 拆箱 object → int
    Console.WriteLine(numericQueue.Dequeue());  // 拆箱
    Console.WriteLine(numericQueue.Dequeue().ToString());  // 拆箱
}

泛型版本：零裝箱，型別安全

public static void UseGenericQueue()
{
    Queue<int> numericQueue = new Queue<int>();
    
    numericQueue.Enqueue(1);  // 直接存入 int[]，無裝箱
    numericQueue.Enqueue(2);
    numericQueue.Enqueue(3);
    
    Console.WriteLine(numericQueue.Dequeue());  // 直接讀取 int，無拆箱
    Console.WriteLine(numericQueue.Dequeue());
    Console.WriteLine(numericQueue.Dequeue());
}

Stack 遷移對比

非泛型版本

public static void UseNonGenericStack()
{
    Stack numericStack = new Stack();
    
    numericStack.Push(1);   // 裝箱
    numericStack.Push(2);   // 裝箱
    numericStack.Push(3);   // 裝箱
    
    Console.WriteLine(numericStack.Pop().ToString());  // 拆箱
    Console.WriteLine(numericStack.Pop().ToString());  // 拆箱
    Console.WriteLine(numericStack.Pop().ToString());  // 拆箱
}

泛型版本

public static void UseGenericStack()
{
    Stack<int> numericStack = new Stack<int>();
    
    numericStack.Push(1);   // 直接存入 int[]
    numericStack.Push(2);
    numericStack.Push(3);
    
    Console.WriteLine(numericStack.Pop().ToString());  // 直接讀取 int
    Console.WriteLine(numericStack.Pop().ToString());
    Console.WriteLine(numericStack.Pop().ToString());
}

遷移關鍵變更總結

效能量化（百萬次操作基準）

• 記憶體分配：非泛型產生 ~200 萬個 boxed 物件；泛型零分配
• GC 壓力：非泛型觸發多次 Gen 0 收集；泛型幾乎無壓力
• 執行時間：泛型版本通常快 2-5 倍（視操作比例而定）

適用遷移場景

1. 儲存 int、double、DateTime、Guid 等值型別
2. 儲存自訂 struct（座標點、向量、金融數據）
3. 高頻 Push/Pop/Enqueue/Dequeue 操作熱點路徑
4. 記憶體受限環境（嵌入式、容器化部署）

注意事項

• 泛型版本無 Clone()，改用 new Queue<T>(source)
• 泛型版本無同步包裝器，改用 lock 陳述式
• 若確需儲存異質型別，考慮 Queue<object>（但失去型別安全優勢）

總結

Queue<T>、Stack<T> 是非泛型版本的直接升級替代品：語法幾乎相同、編譯器提供型別安全、執行期消除裝箱/拆箱。只要專案目標框架 ≥ .NET 2.0，無理由繼續使用非泛型版本處理值型別。