Java语法糖(3):泛型

泛型初探

在泛型(Generic type或Generics)出现之前,是这么写代码的:

public static void main(String[] args)
{
    List list = new ArrayList();
    list.add("123");
    list.add("456");

    System.out.println((String)list.get(0));
}

当然这是完全允许的,因为List里面的内容是Object类型的,自然任何对象类型都可以放入、都可以取出,但是这么写会有两个问题:

1、当一个对象放入集合时,集合不会记住此对象的类型,当再次从集合中取出此对象时,该对象的编译类型变成了Object

2、运行时需要人为地强制转换类型到具体目标,实际的程序绝不会这么简单,一个不小心就会出现java.lang.ClassCastException,即类型转换异常

所以,泛型出现之后,上面的代码就改成了大家都熟知的写法:

public static void main(String[] args)
{
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("123");
    list.add("456");

    System.out.println(list.get(0));
}

这就是泛型。泛型是对Java语言类型系统的一种扩展,有点类似于C++的模板,可以把类型参数看作是使用参数化类型时指定的类型的一个占位符。引入泛型,是对Java语言一个较大的功能增强,带来了很多的好处:

1、类型安全。类型错误现在在编译期间就被捕获到了,而不是在运行时当作java.lang.ClassCastException展示出来,将类型检查从运行时挪到编译时有助于开发者更容易找到错误,并提高程序的可靠性

2、消除了代码中许多的强制类型转换,增强了代码的可读性

3、为较大的优化带来了可能

getClass()相同

看一段代码:

public static void main(String[] args)
{
    List<String> stringList = new ArrayList<String>();
    List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
    System.out.println(stringList.getClass() == integerList.getClass());
}

运行结果为:

true

这意味着,泛型是什么并不会对一个对象实例是什么类型的造成影响,所以,通过改变泛型的方式试图定义不同的重载方法也是不可以的:

尽量使用精确的类型定义泛型

尽量使用精确的类型定义泛型,除非必要,否则不要写一个接口或者父类上去:

public static void main(String[] args)
{
    List<Number> list = new ArrayList<Number>();
    list.add(4);
    list.add(2.2);
    for (Number number : list)
        System.out.println(number);
}

就像这样,list中的是一个Number类型,往里面添加的是Integer与Double,这样导致get出来的元素也都是Number类型的,失去了子类扩展的功能。如果要让子类变为Interger和Double也可以,(Integer)list.get(0)和(Double)list.get(1)强转就可以了,但是这样不就失去了泛型的意义了吗?所以,尽量用精确的类型去定义泛型。

使用类型通配符

List<Object>不是List<String>的父类型,List<Integer>不是List<Number>的父类型,试图用以下方式赋值是不允许的:

 public static void main(String[] args)
 {
     List<Number> numberList = new ArrayList<Number>();
     List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
     numberList = integerList;
 }

第5行将报错”Type mismatch: cannot convert from List<Integer> to List<Number>”。有人可能觉得这样很不方便:我在一个方法里面只需要循环检索一个List,也不能利用多态放一个父类型进去,也不能重载,那怎么办呢?针对这个问题,Java给开发者提供了通配符”?”,看一下:

public static void main(String[] args)
{
    List<String>  stringList = new ArrayList<String>();
    List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();

    printList(stringList);
    printList(integerList);
}

private static void printList(List<?> l)
{
    for (Object o : l)
        System.out.println(o);
}

<?>是类型通配符,表示是任何泛型的父类型,这样List<Object>、List<String>这些都可以传递进入printList方法中,注意这里的参数不能写成List<E>,这样就报错了,E未定义。当然<?>也可以不加,不过这样会有警告:如果传递一个List<E>给List,相当于传递一个只承诺将它当作List(原始类型)的方法,这将会破坏使用泛型的类型安全

再注意一点,使用类型通配符,只能从中检索元素,不能添加元素

泛型方法

public static void main(String[] args)
{
    System.out.println(ifThenElse(false, "111", "222"));
}

private static <T> T ifThenElse(boolean b, T first, T second)
{
    return b ? first : second;
}

返回结果为:

222

这说明,方法也可以被泛型化,不管定义在其中的类是不是泛型化的。这意味着不用显式告诉编译器,想要T什么值:编译器只知道这些T都必须相同。

静态资源不认识泛型

接上一个话题,如果把<T>去掉,那么:

报错,T未定义。但是如果我们再把static去掉:

这并不会有任何问题。两相对比下,可以看出static方法并不认识泛型,所以我们要加上一个<T>,告诉static方法,后面的T是一个泛型。既然static方法不认识泛型,那我们看一下static变量是否认识泛型:

这证明了,static变量也不认识泛型,其实不仅仅是static方法、static变量,static块也不认识泛型,可以自己试一下。总结起来就是一句话:静态资源不认识泛型

泛型约束

可以对泛型参数作约束,本来觉得应该有规律,后来发现没有,那就把自己研究的结论发一下,假设有一组类继承关系C继承自B,B继承自A:

1、定义class的时候只能使用extends关键字且不能用通配符”?”

public class TestMain<T extends B>
{
    public static void main(String[] args)
    {
        new TestMain<C>();
    }
}

正确。TestMain类的泛型只能传B的子类,也就是C。”new TestMain<A>()”、”public class TestMain<? extends B>”、”public class TestMain<T super B>”都是错误的写法

2、作为方法的参数,泛型可以使用”? extends B”或者”? super B”,前者表示实际类型只可以是B的子类,后者表示实际类型只可以是B的父类,以下两种写法都是正确的:

public static void main(String[] args)
{
    print(new ArrayList<C>());
}

public static void print(List<? extends B> list)
{

}
public static void main(String[] args)
{
    print(new ArrayList<A>());
    print(new ArrayList<Object>());
}

public static void print(List<? super B> list)
{

}

3、作为局部变量的参数,泛型可以使用”? extends B”或者”? super B”,不过前者好像没什么意义,后者表示只可以传以B为父类的对象,所以以下的写法是正确的:

public static void main(String[] args)
{
    List<? super B> list = new ArrayList<B>();
    list.add(new C());
}

不要写”list.add(new A())”,JDK将会认为这是类型不匹配的。

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