Java語法糖3：泛型

五月的倉頡發表於2015-10-13
Java泛型

泛型初探

在泛型（Generic type或Generics）出現之前，是這麼寫程式碼的：

public static void main(String[] args)
{
    List list = new ArrayList();
    list.add("123");
    list.add("456");
    
    System.out.println((String)list.get(0));
}

當然這是完全允許的，因為List裡面的內容是Object型別的，自然任何物件型別都可以放入、都可以取出，但是這麼寫會有兩個問題：

1、當一個物件放入集合時，集合不會記住此物件的型別，當再次從集合中取出此物件時，該物件的編譯型別變成了Object

2、執行時需要人為地強制轉換型別到具體目標，實際的程式絕不會這麼簡單，一個不小心就會出現java.lang.ClassCastException，即型別轉換異常

所以，泛型出現之後，上面的程式碼就改成了大家都熟知的寫法：

public static void main(String[] args)
{
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("123");
    list.add("456");
    
    System.out.println(list.get(0));
}

這就是泛型。泛型是對Java語言型別系統的一種擴充套件，有點類似於C++的模板，可以把型別引數看作是使用引數化型別時指定的型別的一個佔位符。引入泛型，是對Java語言一個較大的功能增強，帶來了很多的好處：

1、型別安全。型別錯誤現在在編譯期間就被捕獲到了，而不是在執行時當作java.lang.ClassCastException展示出來，將型別檢查從執行時挪到編譯時有助於開發者更容易找到錯誤，並提高程式的可靠性

2、消除了程式碼中許多的強制型別轉換，增強了程式碼的可讀性

3、為較大的優化帶來了可能

 

getClass()相同

看一段程式碼：

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());
}

執行結果為：

true

這意味著，泛型是什麼並不會對一個物件例項是什麼型別的造成影響，所以，通過改變泛型的方式試圖定義不同的過載方法也是不可以的：

 

 

儘量使用精確的型別定義泛型

儘量使用精確的型別定義泛型，除非必要，否則不要寫一個介面或者父類上去：

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);
}

就像這樣，list中的是一個Number型別，往裡面新增的是Integer與Double，這樣導致get出來的元素也都是Number型別的，失去了子類擴充套件的功能。如果要讓子類變為Interger和Double也可以，(Integer)list.get(0)和(Double)list.get(1)強轉就可以了，但是這樣不就失去了泛型的意義了嗎？所以，儘量用精確的型別去定義泛型。

 

使用型別萬用字元

List<Object>不是List<String>的父型別，List<Integer>不是List<Number>的父型別，試圖用以下方式賦值是不允許的：

1 public static void main(String[] args)
2 {
3     List<Number> numberList = new ArrayList<Number>();
4     List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
5     numberList = integerList;
6 }

第5行將報錯"Type mismatch: cannot convert from List<Integer> to List<Number>"。有人可能覺得這樣很不方便：我在一個方法裡面只需要迴圈檢索一個List，也不能利用多型放一個父型別進去，也不能過載，那怎麼辦呢？針對這個問題，Java給開發者提供了萬用字元"?"，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);
}

<?>是型別萬用字元，表示是任何泛型的父型別，這樣List<Object>、List<String>這些都可以傳遞進入printList方法中，注意這裡的引數不能寫成List<E>，這樣就報錯了，E未定義。當然<?>也可以不加，不過這樣會有警告：如果傳遞一個List<E>給List，相當於傳遞一個只承諾將它當作List（原始型別）的方法，這將會破壞使用泛型的型別安全。

再注意一點，使用型別萬用字元，只能從中檢索元素，不能新增元素。

 

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;
}

返回結果為：

222

這說明，方法也可以被泛型化，不管定義在其中的類是不是泛型化的。這意味著不用顯式告訴編譯器，想要T什麼值：編譯器只知道這些T都必須相同。

 

靜態資源不認識泛型

接上一個話題，如果把<T>去掉，那麼：

報錯，T未定義。但是如果我們再把static去掉：

這並不會有任何問題。兩相對比下，可以看出static方法並不認識泛型，所以我們要加上一個<T>，告訴static方法，後面的T是一個泛型。既然static方法不認識泛型，那我們看一下static變數是否認識泛型：

 

這證明了，static變數也不認識泛型，其實不僅僅是static方法、static變數，static塊也不認識泛型，可以自己試一下。總結起來就是一句話：靜態資源不認識泛型。

 

泛型約束

可以對泛型引數作約束，本來覺得應該有規律，後來發現沒有，那就把自己研究的結論發一下，假設有一組類繼承關係C繼承自B，B繼承自A：

1、定義class的時候只能使用extends關鍵字且不能用萬用字元"?"

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

正確。TestMain類的泛型只能傳B的子類，也就是C。"new TestMain<A>()"、"public class TestMain<? extends B>"、"public class TestMain<T super B>"都是錯誤的寫法

2、作為方法的引數，泛型可以使用"? extends B"或者"? super B"，前者表示實際型別只可以是B的子類，後者表示實際型別只可以是B的父類，以下兩種寫法都是正確的：

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、作為區域性變數的引數，泛型可以使用"? extends B"或者"? super B"，不過前者好像沒什麼意義，後者表示只可以傳以B為父類的物件，所以以下的寫法是正確的：

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

不要寫"list.add(new A())"，JDK將會認為這是型別不匹配的。

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