这几天粗略的学习了java中的泛型,勉勉强强的把书中“泛型”这一章看完,其中很多的概念还不甚理解,这里只是简单的说一下自己所了解的泛型,不正确的地方还请大家指正。
泛型是JAVA SE5之后才出现的概念,“泛型”其实就是指类型的参数化。我们知道Java是单继承体系的,这就使得我们在编写程序时,很容易受到限制,不能实现代码的复用。泛型一个重要的应用就是实现了“容器类”,如果不使用泛型,我们只能编写下面的程序:
public class Holder { private Object a; public Holder(Object a) { this.a = a; } public void set(Object a) { this.a = a; } public Object get() { return a; } public static void main(String[] args) { Holder h2 = new Holder("The String"); String s = (String)h2.get(); h2.set(1); Integer x = (Integer)h2.get(); } }
虽然我们可以实现了可以同时持有不同的类型,但是我们取出时必须进行强制类型转化,如果不小心还容易产生CLASSCASTEXCEPTION,如果我们使用泛型的话,可以采用下面的实现方式。
class Automobile{} public class GenericHolder<T> { private T a; public GenericHolder(T a) { this.a = a; } public void set(T a) { this.a = a; } public T get() { return a; } public static void main(String[] args) { GenericHolder<Automobile> h3 = new GenericHolder<Automobile>(new Automobile()); Automobile a = h3.get(); // No cast needed // h3.set("The String"); // Error // h3.set(1); // Error } }
我们通过将想要持有的对象预先放在尖括号内,编译器就会对放置的类型进行检测,防止出错。泛型应用于接口与泛型类差不多,这里就不在解释了。
泛型也可以应用于方法,泛型方法使得方法能够独立于类产生变化。泛型方法与其所处的类是否为泛型是没有任何关系的。
public class GenericMethods { public <T> void f(T x) { System.out.println(x.getClass().getName()); } public static void main(String[] args) { GenericMethods gm = new GenericMethods(); gm.f(""); gm.f(1); gm.f(1.0); gm.f(1.0F); gm.f('c'); gm.f(gm); } }
对比以上的泛型方法与泛型类,可以看出:当使用泛型类是,必须在创建对象的时候指定类型参数的值,而使用泛型方法时,通常不用指明参数的类型;编译器可以通过类型推断为我们找出具体的类型(只在赋值操作时起作用)。其他的时候也需要显示的指明类型,此时可以在点操作符与方法名之间插入尖括号例如:
gm.<GenericMethods>f(gm);
可以看出泛型方法较泛型类更加的简洁和容易理解,所以我们在编程时应当尽量的使用泛型方法。
以上为泛型的基础应用,在学习泛型时,看到下面一处奇怪的代码:
public class ErasedTypeEquivalence { @SuppressWarnings("rawtypes") public static void main(String[] args) { Class c1 = new ArrayList<String>().getClass(); Class c2 = new ArrayList<Integer>().getClass(); System.out.println(c1 == c2); } }
对于ArrayList<String>和ArrayList<Integer>我们很容易认为它们是不同的类型,的确它们是不同的类型然而程序的输出却是"TRUE";这是由于Java的泛型是使用擦出来实现的,当我们使用泛型时,任何具体的类型信息都被擦除了,List<String>和List<Integer>在运行时都被擦出为成原生类型List了。
然而Java为什么要这么做呢?我们前面提到泛型在JAVA SE5之后才出现的,Java泛型使用擦除的原因在于向前兼容。即即使类库进行了代码改造使用了新的泛型实现,客户端依然可以在不改变代码的前提下继续使用这个类库,使得在不破坏现有类库的前提下,将泛型融入到了java语言中。
然而通过擦除实现了Java中的泛型,必然会付出一定的代价,使得Java中的泛型不能用于显示地引用运行时类型的操作之中,例如:转型、instanceof操作和new表达式,而这些在C++中是可以使用的,在java中我们可以通过反射来间接的实现。由于擦出的存在下面这种方式试图重载方法是不正确的:
public class UseList<W, T> { //错误:Method f(List<T>) has the same erasure f(List<E>) as another method in type UseList<W,T> void f(List<T> v){} void f(List<W> v){} }
所以我们应当注意的是java中的泛型只有在静态类型检查期间才会出现,在此之后,程序中所有的泛型类型都将被擦出,替换为它的非泛型边界。
什么边界?
边界使得我们可以在用于泛型的参数类型上设置限制条件:一方面使得我们可以规定泛型参数可以使用的类型,另一方面使得我们可以按照自己的边界类型来调用方法。例如:
class HasF { public void f() { System.out.println("HasF.f()"); } } class Manipulator<T> { private T obj; public Manipulator(T x) { obj = x; } // Error: 未发现方法f() public void manipulate() { obj.f(); } } public class Manipulation { public static void main(String[] args) { HasF hf = new HasF(); Manipulator<HasF> manipulator = new Manipulator<HasF>(hf); manipulator.manipulate(); } }
由于使用了擦除,Java编译器不能obj可以调用方法f()映射到HasF拥有方法f()这个情况上,此时我们可以使用边界,例如:
class Manipulator2<T extends HasF> { private T obj; public Manipulator2(T x) { obj = x; } public void manipulate() { obj.f(); } }
此时obj可以直接调用方法f()了。然后我们可以看出此时这样的泛型并没有给我们任何好处,我们不使用泛型,只需将Manipulator<T>中的T替换为HasF并且使用原生类Manipulator也可以实现以上的功能。所以使用泛型时我们最好自己的思考一下,我们的问题是否足够的复杂到必须使用泛型的程度,也就是说我们编写的这部分代码能够跨多个类进行工作。
我们看到
class Manipulator2<T extends HasF>
这里的extends与我们在普通情况下看到的是不同的,因为java泛型重用了extends关键字。
我们继续分析下面一个比较难以理解的例子:
class Fruit {} class Apple extends Fruit {} class Jonathan extends Apple {} class Orange extends Fruit {} public class GenericsAndCovariance { public static void main(String[] args) { //编译错误:Type mismatch: cannot convert from ArrayList<Apple> to List<Fruit> //List<Fruit> flist = new ArrayList<Apple>(); List<? extends Fruit> flist = new ArrayList<Apple>(); // 编译错误:不能添加任何类型 //flist.add(new Apple()); // flist.add(new Fruit()); // flist.add(new Object()); flist.add(null); // Legal but uninteresting Fruit f = flist.get(0); List<Fruit> flist2 = new ArrayList<>(); flist2.add(new Apple()); } }
如下:List<Fruit>表示持有Fruit以及Fruit的子类型,我们可以向flist2中添加Fruit的子类型Apple,然而Apple的List在类型上并不等价于Fruit的List
List<Fruit> flist = new ArrayList<Apple>();
再看flist类型为List<? extends Fruit>我们可以理解为“具有任何从Fruit继承的某种类型的列表” 通配符表示flist指向某种没有指定的具体类型,听着有些拗口,这里?指某种而不是某些。如果允许以下操作:
flist.add(new Apple()); flist.add(new Fruit()); flist.add(new Object());
我们在取出时由于不知道flist中的具体类型,又必须进行强制类型转换,这与泛型的思想又是背道而驰的。
所以我们在使用<? extends SomeClass>时,意味着我们只能通过这个名称来获取或者移除某些信息,而不能增加它的信息。
如果想要写入或者增加信息我们可以使用超类行通配符<? super SomeClass>,例如:
public class SuperTypeWildcards { static void writeTo(List<? super Apple> apples) { apples.add(new Apple()); apples.add(new Jonathan()); // apples.add(new Fruit()); // Error } }
泛型中还存在另一种无界通配符<?>,意味着任何事物”
public class UnboundedWildcards1 { @SuppressWarnings("rawtypes") static List list1; static List<?> list2; static List<? extends Object> list3; static void assign1(@SuppressWarnings("rawtypes") List list) { list1 = list; list2 = list; list3 = list; // Warning: unchecked conversion // Found: List, Required: List<? extends Object> } static void assign2(List<?> list) { list1 = list; list2 = list; list3 = list; } static void assign3(List<? extends Object> list) { list1 = list; list2 = list; list3 = list; } @SuppressWarnings("rawtypes") public static void main(String[] args) { list1.add(new Integer(1)); // 错误list2与list3中只能添加null // list2.add(new Integer(1)); // list3.add(new Integer(1)); assign1(new ArrayList()); assign2(new ArrayList()); assign3(new ArrayList()); // Warning: // Unchecked conversion. Found: ArrayList // Required: List<? extends Object> assign1(new ArrayList<String>()); assign2(new ArrayList<String>()); assign3(new ArrayList<String>()); // Both forms are acceptable as List<?>: List<?> wildList = new ArrayList(); wildList = new ArrayList<String>(); assign1(wildList); assign2(wildList); assign3(wildList); } }
List表示“持有任何Object类型的原生List”,List<?>表示“具有某种特定类型的非原生List”。
List<?>和List<? extends Object>大致是等价的。
所以我们应当理解泛型的含义就是:泛化的类型,适用于很多的类型。通过泛型我们可以编写出更“泛化”的代码,这些代码对于它能作用的类型具有更少的限制,使得单个的代码段可以应用到更多的类型上。
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