Java编程思想学习(十一) 泛型

廉价感情. 提交于 2020-02-13 08:02:20

 1.概要

generics enable types (classes and interfaces) to be parameters when defining classes, interfaces and methods.

泛型能在定义类,接口和方法时将类型(类和接口)作为参数。和方法声明时的形式参数很类似,都是为了在不同的输入时重用相同的代码。不同的是形式参数输入的是而泛型是类型

2.为什么使用泛型

1.编译时更加强的(Stronger)类型检测
java编译器对泛型代码进行强类型检测,一旦检测到代码违反类型安全就发出类型错误。
修复编译错误要比运行错误容易,因为运行错误很难找到问题所在。

2.不用类型转换

       //没有使用泛型
        List list = new ArrayList();
        list.add("without generics");
        //需要强制类型转换
        String s1 = (String) list.get(0);
        
        //使用泛型
        List<String> list2 = new ArrayList<String>();
        list2.add("generics");
        String s2 = list2.get(0);//不需要转换

3.使程序员能实现适用更加普遍的算法

通过使用泛型,使程序员能实现普遍的算法,算法将是能使用于不同类型的,能自定义的,类型安全的,易读的。

如只写一个排序方法,就能够对整形数组、字符串数组甚至支持排序的任何类型的数组进行排序。

3.具体使用

1.泛型(generic type)

A generic type is a generic class or interface that is parameterized over types.

泛型是一种通用的类或接口,通过类型参数化的。

泛型类以下面的格式定义:

class name<T1, T2, ..., Tn> { /* ... */ }

通过Box类的非泛型版和泛型版来学习一下:

非泛型:

//non-generic class
public class Box {
    private Object object;

    public Object getObject() {
        return object;
    }

    public void setObject(Object object) {
        this.object = object;
    }
}

泛型:

//generic class
public class Box<T> {

    //T表示Type
    private T t;

    public T getT() {
        return t;
    }

    public void setT(T t) {
        this.t = t;
    }

}

类型参数命名规范按约定的习俗,类型参数的名字都是由一个大写字母构成。

E - Element 元素(used extensively by the Java Collections Framework)
K - Key 键
N - Number 数值
T - Type 类型
V - Value 值
S,U,V etc. - 2nd, 3rd, 4th types 第二种,第三种,第四种类型

调用和实例化泛型类

为了获得泛型类的引用,必须执行泛型类的调用,使用具体的值来代替T,如Integer。

//获得引用
Box<Integer> integerBox;
//实例化
integerBox = new Box<Integer>();

泛型类的调用类似于普通的方法调用,只是泛型类传递的是类型参数(type argument)而方法调用传递的是参数(argument)。

多类型参数

泛型类可能有多种类型的参数。如下所示:

public interface Pair<K,V>{
    public K getKey();
    public V getValue();
}
public class OrderedPair<K,V> implements Pair<K,V>{
    private K key;
    private V value;
    public OrderedPair(K key,V value){
        this.key = key;
        this.value = value;
    }
    @Override
    public K getKey() {
        return key;
    }

    @Override
    public V getValue() {
        return value;
    }
}
//实例化
Pair<String, Integer> p1 = new OrderedPair<String, Integer>("Even", 8);
Pair<String, String>  p2 = new OrderedPair<String, String>("hello", "world");
//Java SE7开始出现的新语法
OrderedPair<String, Integer> p1 = new OrderedPair<>("Even", 8);
OrderedPair<String, String>  p2 = new OrderedPair<>("hello", "world");
//参数化的类型
OrderedPair<String, Box<Integer>> p = new OrderedPair<>("primes", new Box<Integer>(...));

4.类型擦除

(1)什么事类型擦除?

类型擦除指的是通过类型参数合并,将泛型类型实例关联到同一份字节码上。编译器只为泛型类型生成一份字节码,并将其实例关联到这份字节码上。类型擦除的关键在于从泛型类型中清除类型参数的相关信息,并且再必要的时候添加类型检查和类型转换的方法。
类型擦除可以简单的理解为将泛型java代码转换为普通java代码,只不过编译器更直接点,将泛型java代码直接转换成普通java字节码。
类型擦除的主要过程如下:
1.将所有的泛型参数用其最左边界(最顶级的父类型)类型替换。
2.移除所有的类型参数。
如:

 1 interface Comparable <A> { 
 2   public int compareTo( A that); 
 3 } 
 4 final class NumericValue implements Comparable <NumericValue> { 
 5   priva te byte value;  
 6   public  NumericValue (byte value) { this.value = value; }  
 7   public  byte getValue() { return value; }  
 8   public  int compareTo( NumericValue t hat) { return this.value - that.value; } 
 9 } 
10 -----------------
11 class Collections {  
12   public static <A extends Comparable<A>>A max(Collection <A> xs) { 
13     Iterator <A> xi = xs.iterator(); 
14     A w = xi.next(); 
15     while (xi.hasNext()) { 
16       A x = xi.next(); 
17       if (w.compareTo(x) < 0) w = x; 
18     } 
19     return w; 
20   } 
21 } 
22 final class Test { 
23   public static void main (String[ ] args) { 
24     LinkedList <NumericValue> numberList = new LinkedList <NumericValue> (); 
25     numberList .add(new NumericValue((byte)0));  
26     numberList .add(new NumericValue((byte)1));  
27     NumericValue y = Collections.max( numberList );  
28   } 
29 }<span style="color: #333333; font-family: Arial; font-size: 14px;">
30 </span>


经过类型擦除后的类型为
interface Comparable

 1   public int compareTo( Object that); 
 2 } 
 3 final class NumericValue implements Comparable { 
 4   priva te byte value;  
 5   public  NumericValue (byte value) { this.value = value; }  
 6   public  byte getValue() { return value; }  
 7   public  int compareTo( NumericValue t hat)   { return this.value - that.value; } 
 8   public  int compareTo(Object that) { return this.compareTo((NumericValue)that);  } 
 9 } 
10 -------------
11 class Collections {  
12   public static Comparable max(Collection xs) { 
13     Iterator xi = xs.iterator(); 
14     Comparable w = (Comparable) xi.next(); 
15     while (xi.hasNext()) { 
16       Comparable x = (Comparable) xi.next(); 
17       if (w.compareTo(x) < 0) w = x; 
18     } 
19     return w; 
20   } 
21 } 
22 final class Test { 
23   public static void main (String[ ] args) { 
24     LinkedList numberList = new LinkedList(); 
25     numberList .add(new NumericValue((byte)0));  ,
26     numberList .add(new NumericValue((byte)1));  
27     NumericValue y = (NumericValue) Collections.max( numberList );  
28   } 
29 }<span style="color: #333333; font-family: Arial; font-size: 14px;">
30 </span>

第一个泛型类Comparable <A>擦除后 A被替换为最左边界Object。Comparable<NumericValue>的类型参数NumericValue被擦除掉,但是这直 接导致NumericValue没有实现接口Comparable的compareTo(Object that)方法,于是编译器充当好人,添加了一个桥接方法。
第二个示例中限定了类型参数的边界<A extends Comparable<A>>A,A必须为Comparable<A>的子类,按照类型擦除的过程,先讲所有的类型参数 ti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。

5.类型擦除带来问题

正是由于类型擦除的隐蔽存在,直接导致了众多的泛型问题。
 Q1.用同一泛型类的实例区分方法签名?——NO!
    import java.util.*;

  

 1   public class Erasure{  
 2   
 3             public void test(List<String> ls){  
 4                 System.out.println("Sting");  
 5             }  
 6             public void test(List<Integer> li){  
 7                 System.out.println("Integer");  
 8             }  
 9     }<span style="color: #333333; font-family: Arial; font-size: 14px;">  
10 </span>

编译该类,

 

参数类型明明不一样啊,一个List<String>,一个是List<Integer>,但是,偷偷的说,type erasure之后,它就都是List了⋯⋯
Q2. 同时catch同一个泛型异常类的多个实例?——NO!
同理,如果定义了一个泛型一场类GenericException<T>,千万别同时catch GenericException<Integer>和GenericException<String>,因为他们是一样一样滴⋯⋯
Q3.泛型类的静态变量是共享的?——Yes!
猜猜这段代码的输出是什么?

 1 import java.util.*;
 2 
 3 public class StaticTest{
 4     public static void main(String[] args){
 5         GT<Integer> gti = new GT<Integer>();
 6         gti.var=1;
 7         GT<String> gts = new GT<String>();
 8         gts.var=2;
 9         System.out.println(gti.var);
10     }
11 }
12 class GT<T>{
13     public static int var=0;
14     public void nothing(T x){}
15 }<span style="color: #333333; font-family: Arial; font-size: 14px;">
16 </span>

答案是——2!由于经过类型擦除,所有的泛型类实例都关联到同一份字节码上,泛型类的所有静态变量是共享的。

小结:1.虚拟机中没有泛型,只有普通类和普通方法

2.所有泛型类的类型参数在编译时都会被擦除
3.创建泛型对象时请指明类型,让编译器尽早的做参数检查(Effective Java,第23条:请不要在新代码中使用原生态类型)
4.不要忽略编译器的警告信息,那意味着潜在的ClassCastException等着你。

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