java基础——泛型

Java泛型(generics)是JDK 5中引入的一个新特性,允许在定义类/接口/方法的时候使用类型参数(type parameter)。声明的类型参数在使用时用具体的类型来替换。

1. 为什么使用泛型

泛型的好处在于编写重用性更好的代码,用来指定容器要持有什么类型的对象,由编译器保证类型的正确性,不需要强制类型转换。

2. 基本使用

2.1 泛型术语

  • List<E>被称作泛型类型
  • List<E>中的E被称为类型变量或类型参数
  • List<String>被称为参数化类型。
  • List<String>中的String被称为实际类型参数。
  • List被称为原始类型。

2.2 泛型类

创建类时,指明想持有的对象,将其置于尖括号之内。常见使用情景元组类库:是一个单一对象,将一组对象直接打包存储于其中。这个容器对象允许读取其中的元素,但是不允许向其中存放新的对象。

public class TwoTuple<A, B> {
    public final A first;
    public final B second;
    public TwoTuple(A a, B b) {  
        first = a;
        second = b;
    }
}

泛型接口定义类似于泛型类在这里不具体描述。

2.3 泛型方法

泛型方法使得该方法能够独立于类而产生变化,建议在使用泛型方法可以取代整个类泛型话的时候选择泛型方法。定义泛型方法,只需要泛型参数列表置于返回值之前。

public class Generators{
    public static <T> Collection<T> fill(Collection<T> coll, Generator<T> gne, int n){
        for(int i = 0; i < n;i++){
            coll.add(gen.next());
        }
        return coll;
    }
}

泛型方法使用注意点:

  1. 定义方法所用的泛型参数需要在修饰符之后添加,如 public static <T>,如果有多个泛型参数,可如此定义<K,V>。
  2. 类型参数推断,区别于泛型类在使用时候必须指定类型参数值,泛型方法则不必,编译器可以为我们找出具体类型,可以像调用普通方法一样调用fill()方法。

3. 泛型擦除

java的泛型是在编译器层面实现的,生成的字节码中是不包含泛型中的类型信息的

在JAVA的虚拟机中并不存在泛型,泛型只是为了完善java体系,增加程序员编程的便捷性以及安全性而创建的一种机制,在JAVA虚拟机中对应泛型的都是确定的类型。
在编写泛型代码后,java虚拟中会把这些泛型参数类型都擦除,用相应的确定类型来代替,代替的这一动作叫做类型擦除,而用于替代的类型称为原始类型,在类型擦除过程中,一般使用第一个限定的类型来替换,若无限定则使用Object。

有界类擦除前:

public class Eraser {    
    public static <A extends Comparable<A>> A max(Collection<A> xs) {        
        Iterator<A> xi = xs.iterator();        
        A w = xi.next();        
        while (xi.hasNext()) {            
            A x = xi.next();            
            if (w.compareTo(x) < 0)                
                w = x;        
            }        
        return w;    
    }
}

有界类擦除后:

public class Eraser {    
    public static Comparable max(Collection xs) {        
        Iterator xi = xs.iterator();        
        Comparable w = (Comparable)xi.next();        
        while (xi.hasNext()) {            
            Comparable x = (Comparable)xi.next();            
            if (w.compareTo(x) < 0)                
                w = x;        
            }        
        return w;    
    }
}

类型参数的边界<A extends Comparable<A>>A,A必须为Comparable<A>的子类,按照类型擦除的过程,先将所有的类型参数转换为最左边界Comparable<A>,然后去掉参数类型A,得到最终的擦除后结果。

多边界擦除
规则:使用其最左限制的擦除,即用第一个边界的类型变量来替换。
如果类Pair声明如下:
public class Pair<T extends Comparable & Serializable> { }
那么原始类型就是Comparable

4. 边界与通配符

边界使得你可以用于泛型的参数类型上设置限制条件,潜在效果你可以按照自己边界类型调用方法。

4.1 边界定义

<T extends BoundingType>这表示T应该是BoundingType的子类型,T和BoundingType可以是类,也可以是接口。另外,此处的extends表示的是子类型,不等同于继承。多个边界格式为:<T extends A & B & C>

示例代码中T可以在编译器调用HasColor拥有的方法。

class Colored<T extends HasColor> {    
    T item;    
    Colored(T item) {        
        this.item = item;    
    }    
    T getItem() {        
        return item;    
    }    
    //定义边界之后,如下的方法调用是合法的    
    java.awt.Color color() {        
        return item.getColor();    
    }
}
4.2 边界限定通配符
  • <? extends T> 表示类型的上界,表示参数化类型的可能是T或是T的子类。
  • <? super T> 表示类型下界,表示参数化类型是此类型的超类型(父类型),直至Object
  • <?> 表示类型无界,常见使用多个泛型参数允许其中某些为任何类型,例如:Map<String,?>

使用原则参考《Effective Java》:

  1. 如果要从集合中读取类型T的数据,并且不能写入,可以使用 ? extends 通配符;(Producer Extends)
  2. 如果要从集合中写入类型T的数据,并且不需要读取,可以使用 ? super 通配符;(Consumer Super)
  3. 如果既要存又要取,那么就不要使用无界通配符。
// demo1使用上界写入会编译错误
List<? extends Fruit> frutis = new ArrayList<Apple>();
fruits.add(new Apple());// complie error
fruits.add(new Fruit());// complie error
// demo2使用下界写入正常
List<? super Apple> frutis = new ArrayList<Apple>();
fruits.add(new Apple());

对于demo1,因为List<? extends Fruit> 表示 “具有任何从Fruit继承类型的列表”,编译器无法确定List所持有的类型,所以无法安全的向其中添加对象。
对于demo2,list持有的是以Apple为下界,所以编译器可以明确知道添加Apple或Apple的子类是安全的。

5. 注意问题

  • 不能用基本类型实例化类型参数
  • 不能实例化类型变量,例如new T(),T.class等
  • List.class,String[].class,int.class都是允许的,但就List<String>.class和List<?>.class则不合法
  • <Fruit> 和 <Apple>之间没有继承关系,所以List<Fruit>= new ArrayList<Apple>;会报编译错误的,上界和下界为了解决该问题引入。
  • 类型安全和异构容器: 一个集合如果可以预测返回值的类型,则是类型安全的;如果这个集合的键并不是同一个类型的,则称之为异构的。通过包装一个Map,将其中的key保存为Class的,value保存为Object的,可以实现一个异构容器。

参考文档

http://blog.csdn.net/explorers/article/details/454837
http://hongjiang.info/java-generics/
http://www.importnew.com/19740.html

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