Java泛型可行與不可行的原理示例解析
泛型基礎理解
一般情況，一個類的屬性，或者一個方法的參數(shù) / 返回值都需要在編寫代碼時聲明基本類型或者自定義類型，但有時候無法在編寫代碼時使用現(xiàn)有的類來表達參數(shù)類型或者返回值類型，這時候就需有一種方式可以表達下面的意思：這里需要一個類，它滿足這些要求就可以了，具體是什么類可以在使用這個類或方法時指定。Java 中這種方式就是泛型。但是 java 泛型在使用上有很多限制，使用時要注意，同時注意泛型主義上的理解，Java 中泛型的聲明使用更多
作用
一定程序上繼承與接口就可以完成上面的功能，但泛型有很多額外的作用
- 泛型可以更安全
- 使用泛型就是告訴編譯器想使用什么類型，在使用泛型時編譯器會對代碼進行類型檢查，讓錯誤暴露在編譯期，而不是運行期，更安全
可以快速創(chuàng)建復雜的類型
因為在編寫時沒有指定具體類型，所以在使用時就可以更隨意的指定類型，這個功能可以完成類似 js 中對象的功能，對象的屬性規(guī)定好，具體是什么類型你隨便，但是沒能像 js 那樣隨意添加屬性
public class TupleTest<T, R> {
public final T t;
public final R r;
public TupleTest(T t, R r) {
this.t = t;
this.r = r;
}
public static <A, B> TupleTest<A, B> make(A a, B b) {
return new TupleTest<>(a, b);
}
/**
* 如果返回值聲明里聲明了泛型，那么在方法返回值 new 時就要有尖括號，不然會警告
* jdk1.5中返回值聲明時的泛型去掉，也會有編譯警告
*
* @return tupleTest
*/
public TupleTest<String, String> make() {
return new TupleTest<>("a", "b");
}
public R getR() {
return r;
}
}可以自動完成類型的轉換
在泛型出現(xiàn)之前，如果一個方法不能確定方法的返回值類型，或者根據(jù)入參可以確定多種類型返回值類型，那么這個方法就只能返回 Object ，有了泛型之后，在方法返回正確的值后，會自動轉為具體的類型，而這在代碼上沒有額外的代碼，而且這種轉換很安全
上面例子編譯之后再反編譯回來 make 方法是這樣的
public com.zoro.thinkinginjava.four.TupleTest<String, String> make() {
return new com.zoro.thinkinginjava.four.TupleTest((T)"a", (R)"b");
}再看一個調用時的代碼
public class TupleMain {
public static void main(String[] args) {
TupleTest<Apple, Orange> tuple = new TupleTest<>(new Apple(), new Orange());
Orange orange = tuple.getR();
}
}反編譯之后
public class TupleMain {
public static void main(String[] args) {
TupleTest<Apple, Orange> tuple = new TupleTest(new Apple(), new Orange());
Orange orange = (Orange)tuple.getR();
}
}可以看到自動對參數(shù)進行了轉型，所以編譯器不會產生轉型警告
- 還有一些更高級的用法，比如 泛型自限定
困難之處
書寫泛型代碼的主要困難是因為泛型在運行時被擦除，所以在運行期沒有泛型類的具體信息，這意味著泛型參數(shù)看上去就借一個 Object 類，什么都干不了，需要注意以下方法
同樣的類型，不同的泛型參數(shù)在編譯期代表著不同類型，在運行期就沒有差別了
public class EraseMain {
public static void main(String[] args) {
List<String> list1 = new ArrayList<>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
// list1 = list2; // 編譯期是不同的
System.out.println(list1.getClass().getName());
System.out.println(list2.getClass().getName());
// 運行期類型是相同的
System.out.println(list1.getClass() == list2.getClass());
}
}不能使用 new 來創(chuàng)建泛型類型的具體對象，最好的方案是使用 Class.newInstance () 或者使用工場模式
public T getNewInstance() {
// return new T();
// Error:(12, 20) java: 意外的類型
// 需要: 類
// 找到: 類型參數(shù)T
try {
return t.newInstance();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
不能使用 instanceof 操作符了，但可以用 Class.isInstance (Object) 方法
public class EraseEntity<T> {
Class<T> tClass;
public EraseEntity(Class<T> tClass) {
this.tClass = tClass;
}
public boolean instanceOf(Object t) {
// return t instanceof T; // 這樣就不可以了
return tClass.isInstance(t); // 這樣是可以的
}
}不能 new 一個泛型數(shù)組，而且要產生泛型數(shù)組非常麻煩，可以使用 Array.newInstance (Class<?>,int)
public T[] createArray(){
return (T[]) Array.newInstance(t,5);
}
但是這樣也會有警告，需要壓制
除非設定邊界，否則不能調用任何自定義的方法
基本類型不能作為泛型參數(shù)，但是其包裝類型可以，并可以自動包裝
// List<int> list2 = new ArrayList<>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<>();一個類不能實現(xiàn)同一個泛型接口的兩種變體，但去掉泛型實現(xiàn)可以；
public class ImplTest extends AbstractA implements InterfaceA<Integer> {
//public class ImplTest extends AbstractA implements InterfaceA<String> {
// ImplTest類實現(xiàn)InterfaceA接口時聲明的泛型參數(shù)是String,AbstractA實現(xiàn)InterfaceA時聲明的泛型參數(shù)是 Integer,這時就不可以了，
// 如果可以會導致類型沖突,比如 get方法，在AbstractA中返回值是Integer,但是在ImplTest中就變成了String，無論重載或重寫都不能解決這個問題
}
interface InterfaceA<T> {
T get(T t);
}
abstract class AbstractA implements InterfaceA<Integer> {
public Integer get(Integer integer) {
return 0;
}
}不能通過不同的泛型參數(shù)進行方法重載，但是可以使用 <R extends List<?>> 給泛型參數(shù)添加邊界重載方法
public class OverLoadTest {
public <T> void test(T t) { }
// 因為T與R沒有設置邊界在運行時 T與R 都是類似Object，所以不能通過方法簽名區(qū)分這兩個方法
// public <R> void test(R r) { }
// 這樣是可以的 因為R一定會是一個List的子類，List與Object（T）是有區(qū)別的，就可以通過方法簽名區(qū)分了
public <R extends List<?>> void test(R r) { }
}泛型邊界
可以使用 extends 限定泛型類型的邊界，可以是多個（& 連接），類寫在前面，限定邊界之后在泛型方法或者類的內部就可以使用邊界類上的方法了
public class WildCardTest<T extends List<String> & Iterable<String> & InterfaceA<?>> {
public void test(T t) {
t.add(""); // List接口的方法
t.iterator(); // Iterable接口的方法
t.testMethod(); // InterfaceA方法
}
}
interface InterfaceA<T>{
// void add(T t); // List接口也有同樣方法簽名的方法，所以在 同時將 List與InterfaceA設置為上邊界時List與InterfaceA的泛型參數(shù)要兼容，否則也會出錯
void testMethod();
}通配符
通配符在泛型中的應用是為了解決下面的問題：有一個容器的泛型是基類的變量，想要將一個泛型是子類的容器賦值給這個變量，編譯器是不允許的；因為運行時會將泛型擦除，一旦將一個泛型是子類的容器賦值給泛型是基類的容器變量，在運行時就可以將一個這個基類的其他子類對象放入這個窗口，造成在取出對象時的類型不安全，所以編譯期不允許這樣賦值；
public class WildCardTest<T extends List<String> & Iterable<String> & InterfaceA<?>> {
public static void main(String[] args) {
List<InterfaceA<String>> list ;
List<Impl> impls = new ArrayList<>();
// list = impls;
// 將 impls賦值給 list是不可以的，原因：
// 1. 編譯期 List<InterfaceA<String>> 與 List<Impl>是不同的且不能向上轉型
// 2. 一旦允許這樣賦值，那么之后 的操作會出現(xiàn)類型問題，比如此例，將一個ArrayList<Impl> 賦值給 List<InterfaceA>變量list，
// 那么之后可以向list 中add 一個 Impl2對象，Impl2與Impl不兼容
}
}
interface InterfaceA<T>{}
class Impl implements InterfaceA<String> {}
class Impl2 implements InterfaceA<String> {}容器的這一特點與數(shù)組不同，子類數(shù)組對象可以賦值給基類數(shù)組變量（類似向上轉型），但是在運行期 jvm 可以知道數(shù)組元素中的對象類型是哪個具體子類，所以如果將數(shù)組中元素賦值時，如果不是原數(shù)組中的類型，會報錯（ArrayStoreException）
public class WildCardTest2 {
public static void main(String[] args) {
InterfaceA<?>[] arr1 = new Impl[3];
arr1[0] = new Impl();
//會報錯
//arr1[2] = new Impl2();
// 兼容的類型可以
InterfaceA<?>[] arr2 = new InterfaceA[4];
arr2[0] = new Impl();
arr2[0] = new Impl2();
}
}為了保證類型安全，又可以將子類泛型容器賦值給基類泛型變量，可以使用通配符（單一邊界，extends 后面只能有一個類型）
通配符的困難之處
當一個類在聲明時使用了 <? extends Fruit> 這種泛型，而這個類的寫法如同下面這樣
class TestClass<T>{
public void test(T t){
// somecode
}
public void test2(Object o){
// somecode
}
}在使用時
TestClass<? extends Fruit> f = new TestClass<Apple>;
這樣寫會出現(xiàn)的問題是不能調用 test(T) 方法了，因為 test 需要的是一個具體的 Fruit 的子類，例子中應該是 Applie, 但 ? extends Fruit 代表的不僅僅是 Apple 這一種子類，也可能是 orange 。如果調用時真的用 orange 類型實例做為能數(shù)，類型就不安全，所以 test(T) 方法不能用了；但是 test2(Object) 還可以用
逆變
逆變指的是 < ? super Apple> 這種寫法，這種寫法的特性與 <? extends Apple> 的寫法的特性是相反的。上面的例子，泛型入參方法不能用了，而逆變的特性是入參可以是任何 Apple 的子類，注意是子類，不是基類，因為 Apple 的基類有多種，如果編譯器允許傳入基類，就會存在風險，但是傳入子類就不會有風險，因為子類可以轉型為 Apple 類，Apple 類可以算是 Apple 的基類；
public class WildcardTest4 {
public static void main(String[] args) {
List<? super Apple> appleList = new ArrayList<Fruit>();
List<? super Apple> appleList2 = new ArrayList<Apple>();
List<? super Apple> appleList3 = new ArrayList<>();
// 前三種情況都可以，但是這種不可以
// List<? super Apple> appleList4 = new ArrayList<BigApple>();
// 不可以
//appleList3.add(new Orange());
appleList3.add(new Apple());
appleList3.add(new BigApple());
// 雖然字面上是 任何 Apple 的父類，但是Apple父類很多，不能確定類型，所以實際上任何Apple 的父類都不行
//appleList3.add(new Fruit());
// 只能Object 接
Object a = appleList3.get(1);
}
}
class Fruit {}
class Orange extends Fruit {}
class Apple extends Fruit {}
class BigApple extends Apple implements Runnable {
@Override
public void run() {
}
}
class SmallApple extends Apple {}逆變的困難之處在于方法的返回值，它的返回值只能用 Object 類型的變量接受
無界通配符
兩個功能
- 這里想用泛型代碼來編寫，這里并不是要用原生的類型，但是當前情況下，泛型參數(shù)可以持有任何類型
- 當有個地方需要多個泛型參數(shù)，但你只能確定一部分時可以使用無界通配符
？例：Map<String, ?> - 當一個地方要求泛型，如果你沒有給出泛型，會有警告，但使用無界通配符會消除警告
無界通配符與原生類型是不一樣的，以 List 和 List<?> 為例，List 代表持有任何 Object 類型的 List,List<?> 代表具有某種特定類型的的非原生 List, 但目前不確定是什么類型；
下面例子顯示這種區(qū)別
public class WildcardTest5 {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add(new Apple());// 有警告，但是不會編譯報錯
Object o = list.get(0);
List<?> list1 = new ArrayList<>();
// list1.add(new Apple());// 不可這樣寫，編譯報錯
}
}總結
在使用泛型時，時刻都要想著，我這樣定義泛型，編譯器為了保證泛型安全，這里我只能接受什么樣的類型； 方法的返回值會是什么樣的；同時要想著這里是否會發(fā)生轉型
以上就是Java泛型可行與不可行的原理示例解析的詳細內容，更多關于Java泛型可行不可行的資料請關注腳本之家其它相關文章！
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