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因此,导致此类错误编码过程中不易发现。
在如上的编码过程中,我们发现主要存在两个问题:
1.当我们将一个对象放入集合中,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,改对象的编译类型变成了Object类型,但其运行时类型任然为其本身类型。
2.因此,//1处取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型,且很容易出现“java.lang.ClassCastException”异常。
那么有没有什么办法可以使集合能够记住集合内元素各类型,且能够达到只要编译时不出现问题,运行时就不会出现“java.lang.ClassCastException”异常呢?
答案就是使用泛型。
二.什么是泛型?
泛型,即“参数化类型”。
一提到参数,最熟悉的就是定义方法时有形参,然后调用此方法时传递实参。
那么参数化类型怎么理解呢?
顾名思义,就是将类型由原来的具体的类型参数化,类似于方法中的变量参数,此时类型也定义成参数形式(可以称之为类型形参),然后在使用/调用时传入具体的类型(类型实参)。
看着好像有点复杂,首先我们看下上面那个例子采用泛型的写法。
4/*
5Listlist=newArrayList();
7list.add("
8list.add(100);
9*/
10
11List<
String>
list=newArrayList<
();
12list.add("
13list.add("
14//list.add(100);
//1提示编译错误
15
16for(inti=0;
17Stringname=list.get(i);
//2
18System.out.println("
19}
20}
21}
采用泛型写法后,在//1处想加入一个Integer类型的对象时会出现编译错误,通过List<
,直接限定了list集合中只能含有String类型的元素,从而在//2处无须进行强制类型转换,因为此时,集合能够记住元素的类型信息,编译器已经能够确认它是String类型了。
结合上面的泛型定义,我们知道在List<
中,String是类型实参,也就是说,相应的List接口中肯定含有类型形参。
且get()方法的返回结果也直接是此形参类型(也就是对应的传入的类型实参)。
下面就来看看List接口的的具体定义:
1publicinterfaceList<
E>
extendsCollection<
{
3intsize();
4
5booleanisEmpty();
6
7booleancontains(Objecto);
9Iterator<
iterator();
11Object[]toArray();
12
13<
T>
T[]toArray(T[]a);
14
15booleanadd(Ee);
16
17booleanremove(Objecto);
18
19booleancontainsAll(Collection<
?
>
c);
20
21booleanaddAll(Collection<
extendsE>
22
23booleanaddAll(intindex,Collection<
24
25booleanremoveAll(Collection<
26
27booleanretainAll(Collection<
28
29voidclear();
30
31booleanequals(Objecto);
32
33inthashCode();
34
35Eget(intindex);
36
37Eset(intindex,Eelement);
38
39voidadd(intindex,Eelement);
40
41Eremove(intindex);
42
43intindexOf(Objecto);
44
45intlastIndexOf(Objecto);
46
47ListIterator<
listIterator();
48
49ListIterator<
listIterator(intindex);
50
51List<
subList(intfromIndex,inttoIndex);
52}
我们可以看到,在List接口中采用泛型化定义之后,<
中的E表示类型形参,可以接收具体的类型实参,并且此接口定义中,凡是出现E的地方均表示相同的接受自外部的类型实参。
自然的,ArrayList作为List接口的实现类,其定义形式是:
1publicclassArrayList<
extendsAbstractList<
2implementsList<
RandomAccess,Cloneable,java.io.Serializable{
3
4publicbooleanadd(Ee){
5ensureCapacityInternal(size+1);
//IncrementsmodCount!
!
6elementData[ize++]=e;
7returntrue;
8}
9
10publicEget(intindex){
11rangeCheck(index);
12checkForComodification();
13returnArrayList.this.elementData(offset+index);
16//...省略掉其他具体的定义过程
17
18}
由此,我们从源代码角度明白了为什么//1处加入Integer类型对象编译错误,且//2处get()到的类型直接就是String类型了。
三.自定义泛型接口、泛型类和泛型方法
从上面的内容中,大家已经明白了泛型的具体运作过程。
也知道了接口、类和方法也都可以使用泛型去定义,以及相应的使用。
是的,在具体使用时,可以分为泛型接口、泛型类和泛型方法。
自定义泛型接口、泛型类和泛型方法与上述Java源码中的List、ArrayList类似。
如下,我们看一个最简单的泛型类和方法定义:
5Box<
name=newBox<
("
6System.out.println("
+name.getData());
7}
9}
11classBox<
13privateTdata;
15publicBox(){
17}
19publicBox(Tdata){
20this.data=data;
23publicTgetData(){
24returndata;
25}
27}
在泛型接口、泛型类和泛型方法的定义过程中,我们常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型形参,由于接收来自外部使用时候传入的类型实参。
那么对于不同传入的类型实参,生成的相应对象实例的类型是不是一样的呢?
6Box<
Integer>
age=newBox<
(712);
7
8System.out.println("
nameclass:
+name.getClass());
//com.qqyumidi.Box
9System.out.println("
ageclass:
+age.getClass());
10System.out.println(name.getClass()==age.getClass());
//true
11
13
由此,我们发现,在使用泛型类时,虽然传入了不同的泛型实参,但并没有真正意义上生成不同的类型,传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个,即还是原来的最基本的类型(本实例中为Box),当然,在逻辑上我们可以理解成多个不同的泛型类型。
究其原因,在于Java中的泛型这一概念提出的目的,导致其只是作用于代码编译阶段,在编译过程中,对于正确检验泛型结果后,会将泛型的相关信息擦出,也就是说,成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。
泛型信息不会进入到运行时阶段。
对此总结成一句话:
泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型,实际上都是相同的基本类型。
四.类型通配符
接着上面的结论,我们知道,Box<
Number>
和Box<
实际上都是Box类型,现在需要继续探讨一个问题,那么在逻辑上,类似于Box<
是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢?
为了弄清这个问题,我们继续看下下面这个例子:
(99);
8getData(name);
10//ThemethodgetData(Box<
)inthetypeGenericTestis
11//notableforthearguments(Box<
)
12getData(age);
16publicstaticvoidgetData(Box<
data){
17System.out.println("
data:
+data.getData());
19
我们发现,在代码//1处出现了错误提示信息:
ThemethodgetData(Box<
)inthetypeGenericTestisnotapplicableforthearguments(Box<
)。
显然,通过提示信息,我们知道Box<
在逻辑上不能视为Box<
的父类。
那么,原因何在呢?
a=newBox<
b=a;
7Box<
Float>
f=newBox<
(3.14f);
8b.setData(f);
10}
12publicstaticvoidgetData(Box<
data){
13System.out.println("
16}
18classBox<
20privateTdata;
21
22publicBox(){
23
24}
25
26publicBox(Tdata){
27setData(data);
28}
29
30publicTgetData(){
31returndata;
32}
33
34publicvoidsetData(Tdata){
35this.data=data;
36}
37
38}
这个例子中,显然//1和//2处肯定会出现错误提示的。
在此我们可以使用反证法来进行说明。
假设Box<
在逻辑上可以视为Box<
的父类,那么//1和//2处将不会有错误提示了,那么问题就出来了,通过getData()方法取出数据时到底是什么类型呢?
Integer?
Float?
还是Number?
且由于在编程过程中的顺序不可控性,导致在必要的时候必须要进行类型判断,且进行强制类型转换。
显然,这与泛型的理念矛盾,因此,在逻辑上Box<
不能视为Box<
好,那我们回过头来继续看“类型通配符”中的第一个例子,我们知道其具体的错误提示的深层次原因了。
那么如何解决呢?
总部能再定义一个新的函数吧。
这和Java中的多态理念显然是违背的,因此,我们需要一个在逻辑上可以用来表示同时是Box<
的父类的一个引用类型,由此,类型通配符应运而生。
类型通配符一般是使用?
代替具体的类型实参。
注意了,此处是类型实参,而不是类型形参!
且Box<
在逻辑上是Box<
、Box<
...等所有Box<
具体类型实参>
由此,我们依然可以定义泛型方法,来完成此类需求。
number=newBox<
(314);
9getData(name);
10getData(age);
11getData(number);
14publicstaticvoidgetData(Box<
15System.out.println("
有时候,我们还可能听到类型通配符上限和类型通配符下限。
具体有是怎么样的呢?
在上面的例子中,如果需要定义一个功能类似于getData()的方法,但对类型实参又有进一步的限制:
只能是Number类及其子类。
此时,需要用到类型通配符上限。
13//getUpperNumberData(name);
14getUpperNumberData(age);
15getUpperNumberData(number);
//3
18publicstaticvoidgetData(Box<
19System.out.println("
22publicstaticvoidgetUpperNumberData(Box<
extendsNumber>
23System.out.println("
26}
此时,显然,在代码//1处调用将出现错误提示,而//2//3处调用正常。
类型通配符上限通过形如Box<
形式定义,相对应的,类型通配符下限为Box<
superNumber>
形式,其含义与类型通配符上限正好相反,在此不作过多阐述了。
五.话外篇
本文中的例子主要是为了阐述泛型中的一些思想而简单举出的,并不一定有着实际的可用性。
另外,一提到泛型,相信大家用到最多的就是在集合中,其实,在实际的编程过程中,自己可以使用泛型去简化开发,且能很好的保证代码质量。
并且还要注意的一点是,Java中没有所谓的泛型数组一说。
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- Java 详解