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  • 泛型趣谈

    原文出处: 四火的唠叨

    ava中的泛型带来了什么好处?规约。就像接口定义一样,可以帮助对于泛型类型和对象的使用上,保证类型的正确性。如果没有泛型的约束,程序员大概需要在代码里面使用大量的类型强制转换语句,而且需要非常清楚没有标注的对象实际类型,这是容易出错的、恼人的。但是话说回来,泛型可不只有规约,还有很多有趣的用法,容我一一道来。

    泛型擦除

    Java的泛型在编译阶段实际上就已经被擦除了(这也是它和C#泛型最本质的区别),也就是说,对于使用泛型的定义,对于编译执行的过程,并没有任何的帮助(有谁能告诉我为什么按着泛型擦除来设计?)。所以,单纯利用泛型的不同来设计接口,会遇到预期之外的问题,比如说:

     
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    public interface Builder<K,V> {
        public void add(List<K> keyList);
        public void add(List<V> valueList);
    }

    想这样设计接口?仅仅靠泛型类型的不同来设计重载接口?那是痴人说梦。但是如果代码变成这样呢?

     
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    public class GenericTypes {
     
        public static String method(List<String> list) {
            System.out.println("invoke method(List<String> list)");
            return "";
        }
     
        public static int method(List<Integer> list) {
            System.out.println("invoke method(List<Integer> list)");
            return 1;
        }
     
        public static void main(String[] args) {
            method(new ArrayList<String>());
            method(new ArrayList<Integer>());
        }
    }

    这个情况就有点特殊了,Sun的Javac编译器居然可以通过编译,而其它不行,这个例子来自IcyFenix的文章,有兴趣不妨移步参阅IcyFenix的文章以及下面的讨论

    方法泛型

    在JDK的java.util.List接口里面,定义了这样一个方法:

     
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    public interface List<E> extends Collection<E> {
        <T> T[] toArray(T[] a);
    }

    事实上,这个方法泛型T表示的是任意类型,它可是和此例中的接口/类泛型E毫不相干啊。

    如果我去设计方法,我可能写成这样:

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    <T> T[] toArray();

    其实这个T[ ] a参数的作用也容易理解:

    1. 确定了数组类型;
    2. 如果给定的数组a能够容纳得下结果,就会把结果放进a里面(JDK的注释有说明“If the list fits in the specified array, it is returned therein.”),同时也把a返回。

    如果没有这个T[ ] a参数的话,光光定义一个方法泛型<T>是没有任何意义的,因为这个T是什么类型完全是无法预料的,例如:

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    public class Builder {
        public <E> E call(){
            return null;
        }
     
        public static void main(String[] args) {
            String s = new Builder().call(); // ①
            Integer i = new Builder().call(); // ②
            new Builder().<String>call(); // ③
        }
    }
     

    可以看到,call()方法返回的是类型E,这个E其实没有任何约束,它可以表示任何对象,但是代码上不需要强制转换就可以赋给String类型的对象s(①),也可以赋给Integer的对象i(②),甚至,你可以主动告知编译器返回的对象类型(③)。

    链式调用

    看看如下示例代码:

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    public class Builder<S> {
        public <E> Builder<E> change(S left, E right){
            // 省略实现
        }
     
        public static void main(String[] args) {
            new Builder<String>().change("3", 3).change(3, 3.0f).change(3.0f, 3.0d);
        }
    }

    同样一个change方法,接收的参数变来变去的,上例中方法参数从String-int变到int-float,再变为float-double,这样的泛型魔法在设计链式调用的方法的时候,特别是定义DSL语法的时候特别有用。

    使用问号 

    其实问号帮助表示的是“通配符类型”,通配符类型 List<?> 与原始类型 List 和具体类型 List<String>都不相同,List<?>表示这个list内的每个元素的类型都相同,但是这种类型具体是什么我们却不知道。注意,List<?>和List<Object>可不相同,由于Object是最高层的超类,List<Object>表示元素可以是任何类型的对象,但是List<?>可不是这个意思。

    来看一段有趣的代码:

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    class Wrapper<E> {
        private E e;
        public void put(E e) {
            this.e = e;
        }
     
        public E get(){
            return e;
        }
    }
     
    public class Builder {
        public void check(Wrapper<?> wrapper){
            System.out.println(wrapper.get()); // ①
            wrapper.put(new Object()); // ② wrong!
            wrapper.put(wrapper.get()); // ③ wrong!
            wrapper.put(null); // ④ right!
        }
    }

    Wrapper的类定义里面指定了它包装了一个类型为E的对象,但是在另一个使用它的类Builder里面,指定了Wrapper的泛型参数是?,这就意味着这个被包装的对象的类型是完全不可知的:

    • 现在我可以调用Wrapper的get方法把对象取出来看看(①),
    • 但是我不能放任意类型确定的对象进去,Object也不行(②),
    • 即便是从wrapper里面get出来也不行(编译器太不聪明了是吧?③)
    • 可奇葩的是,放一个null是可以被允许的,因为null根本就不是任何一个类型的对象(④,注意,不能放int这类的原语类型,虽然它不是对象,但因为它会被自动装箱成Integer,从而变成具体类型,所以是会失败的)。

    现在思考一下,如果要表示这个未知对象是某个类的子类,上面代码的Wrapper定义不变,但是check方法写成:

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    public void check(Wrapper<? extends String> wrapper){
        wrapper.put(new String());
    }

    这样呢?

    ……

    依然报错,因为new String()确实是String的子类(或它自己)的对象,一点都没错,但是它可不见得和同为String子类(或它自己)的“?”属于同一个类型啊!

    如果写成这样呢(注意extends变成了super)?

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    public void check(Wrapper<? super String> wrapper){
        wrapper.put(new String());
    }

    这次对了,为什么呢?

    ……

    因为wrapper要求put的参数“?”必须是String的父类(或它自己),而不管这个类型如何变化,它一定是new String()的父类(或它自己)啊!

    泛型递归

    啥,泛型还能递归?当然能。而且这也是一种好玩的泛型使用:

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    class Wrapper<E extends Wrapper<E>> implements Comparable<Wrapper<E>> {
     
        @Override
        public int compareTo(Wrapper<E> wrapper) {
            return 0;
        }
     
    }

    好玩吧?泛型也能递归。这个例子指的是,一个对象E由包装器Wrapper所包装,但是,E也必须是一个包装器,这正是包装器的递归;同时,包装器也实现了一个比较接口,使得两个包装器可以互相比较大小。

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