從零開始來看一下Java泛型的設計

2019-11-06 07:14:02

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引言

泛型是java中一個非常重要的知識點，在Java集合類框架中泛型被廣泛應用。本文我們將從零開始來看一下Java泛型的設計，將會涉及到通配符處理，以及讓人苦惱的類型擦除。

泛型基礎

泛型類

我們首先定義一個簡單的Box類：

publicclass Box {

PRivate String object;

publicvoid set(Stringobject) { this.object = object;}

public String get() {return object; }

}

這是最常見的做法，這樣做的一個壞處是Box里面現在只能裝入String類型的元素，今后如果我們需要裝入Integer等其他類型的元素，還必須要另外重寫一個Box，代碼得不到復用，使用泛型可以很好的解決這個問題。

publicclass Box<T> {

// T stands for "Type"

private T t;

publicvoid set(T t) { this.t = t; }

public T get() {return t; }

}

這樣我們的 Box 類便可以得到復用，我們可以將T替換成任何我們想要的類型：

Box<Integer> integerBox = newBox<Integer>();

Box<Double> doubleBox = newBox<Double>();

Box<String> stringBox = newBox<String>();

泛型方法

看完了泛型類，接下來我們來了解一下泛型方法。聲明一個泛型方法很簡單，只要在返回類型前面加上一個類似 <K, V>的形式就行了：

publicclass Util {

publicstatic <K, V> boolean compare(Pair<K, V> p1, Pair<K,V> p2) {

returnp1.getKey().equals(p2.getKey()) &&

p1.getValue().equals(p2.getValue());

}

publicclass Pair<K, V> {

private K key;

private V value;

public Pair(K key, V value) {

this.key = key;

this.value = value;

}

publicvoid setKey(K key) { this.key = key; }

publicvoid setValue(V value){ this.value = value; }

public K getKey() {return key; }

public V getValue() {return value; }

}

我們可以像下面這樣去調用泛型方法：

Pair<Integer, String> p1 = new Pair<>(1,"apple");

Pair<Integer, String> p2 = new Pair<>(2,"pear");

boolean same = Util.<Integer, String>compare(p1, p2);

或者在Java1.7/1.8利用type inference，讓Java自動推導出相應的類型參數：

Pair<Integer, String> p1 = new Pair<>(1,"apple");

Pair<Integer, String> p2 = new Pair<>(2,"pear");

boolean same = Util.compare(p1, p2);

邊界符

現在我們要實現這樣一個功能，查找一個泛型數組中大于某個特定元素的個數，我們可以這樣實現：

publicstatic <T> int countGreaterThan(T[] anArray, T elem) {

int count =0;

for (T e : anArray)

if (e >elem) // compiler error

++count;

return count;

}

但是這樣很明顯是錯誤的，因為除了 short,int, double, long, float, byte, char等原始類型，其他的類并不一定能使用操作符 > ，所以編譯器報錯，那怎么解決這個問題呢？答案是使用邊界符。

publicinterface Comparable<T> {

publicint compareTo(T o);

}

做一個類似于下面這樣的聲明，這樣就等于告訴編譯器類型參數 T 代表的都是實現了 Comparable 接口的類，這樣等于告訴編譯器它們都至少實現了 compareTo 方法。

publicstatic <T extendsComparable<T>> int countGreaterThan(T[]anArray, T elem) {

int count =0;

for (T e : anArray)

if(e.compareTo(elem) >0)

++count;

return count;

}

通配符

在了解通配符之前，我們首先必須要澄清一個概念，還是借用我們上面定義的Box類，假設我們添加一個這樣的方法：

publicvoid boxTest(Box<Number> n) { /* ... */ }

那么現在 Box<Number>n 允許接受什么類型的參數？我們是否能夠傳入 Box<Integer> 或者 Box<Double> 呢？答案是否定的，雖然Integer和Double是Number的子類，但是在泛型中 Box<Integer> 或者 Box<Double> 與 Box<Number> 之間并沒有任何的關系。這一點非常重要，接下來我們通過一個完整的例子來加深一下理解。

首先我們先定義幾個簡單的類，下面我們將用到它：

class Fruit {}

class Appleextends Fruit {}

class Orangeextends Fruit {}

下面這個例子中，我們創建了一個泛型類Reader ，然后在 f1() 中當我們嘗試 Fruit f= fruitReader.readExact(apples); 編譯器會報錯，因為List<Fruit> 與 List<Apple> 之間并沒有任何的關系。

publicclass GenericReading {

static List<Apple>apples = Arrays.asList(new Apple());

static List<Fruit>fruit = Arrays.asList(new Fruit());

staticclass Reader<T> {

T readExact(List<T>list) {

return list.get(0);

}