Java笔记（一） 协变性、数组与泛型

前言

在开始前，我们先看一段有点“误导性”的代码，下面的代码在编译时不会产生任何异常。

package test;

public class Test {
	private interface Shape{
	}
	private class Square implements Shape{	
	}
	private class Circle implements Shape{
	}
	public static void main(String[] args) {
		Shape[] arr=new Square[5];
		arr[0]=new Test().new Circle();
	}
}

但是如果你运行，则会发生 ：

Exception in thread "main" java.lang.ArrayStoreException: test.Test$Circle
    at test.Test.main(Test.java:17)
 

协变性

发生上面情形的原因，便是Java数组中的bug，编译器在编译时，并不能预知运行时的情况，所以它能判断的，只有一个，也即“套皮”是否是对的，也就是，Shape这个皮能否套下Square这个Object，如果它能，编译也就通过了。在非数组的情况下，它也就通过了，否则我们也无法用接口来承载类了。

但如果是数组，那情况就变得复杂了起来，Java中的数组，具有协变性（covariance），也即能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更大（更具体的）的类型；以上面为例，Circle IS-A Shape；Square[] IS-A Shape[]；Circle是能够放进Shape[]这个皮套中的，所以从编译器的角度来说，它也是能放进Square[]中的，但如果真的这么干，就会出错。这也就是数组的bug。而且使用数组的集合也是协变的：

public class Test {
	private interface Shape{
	}
	private class Square implements Shape{	
	}
	private class Circle implements Shape{
	}
	public static void main(String[] args) {
		ArrayList arraylist=new ArrayList();
		arraylist.add(new Test().new Square());
		arraylist.add(new Test().new Circle());
		Circle circle=(Circle)arraylist.get(0);//报错
	}
}

为了解决这个Bug，让问题得以在编译器阶段就被发现，Java在Java5后，引入了泛型的概念。

泛型

（一）泛型引入后的区别

引入了泛型以后，由于泛型不再具有协变性，ArrayList套皮ArrayList将失败，上文提到的问题在编译阶段就会被发现。

（二）以前的泛型实现

其实在泛型引入前，泛型也是有其实现方式的，其一便是Object作为参数传入的方式，所有的类都继承自Object，所以我们可以这样操作。其二是用接口实现泛型。

在那之前，先引入一个东西（其实可以单开写个几万字的），对象是封装了操作的一组数据，其封装方式不同，所以当以错误的方式打开时，就会出错。我们传递一个类时，无论它是Square还是Circle，只要打开方式（强转回去的时候）正确，就不会有事。以泛型方法举例：

class Prototype{
	public void echoInfo(){
		System.out.println("this is prototype");
	}
}
class Experimental extends Prototype{
	
}
public class Test {
	
	public static void main(String[] args) {
		printItem(new Experimental ());
	}
	public static void printItem(Object a){
		Prototype EC=(Prototype)a;
		ec.echoInfo();
	}
}

但如果这样则会产生两个问题：

• 必须知道要强转成什么，而且无法控制传入非Prototype的子类
• 不转的话，除了寥寥几个toString等方法你调不了别的

但引入了泛型以后，可以控制传入：

class Prototype{
	public void echoInfo(){
		System.out.println("this is prototype");
	}
}
class Experimental extends Prototype{
	
}

public class Test {
	
	public static void main(String[] args) {
		printItem(new Experimental());
	}
	public static  void printItem(AnyType a){
		a.echoInfo();
	}
}

（三）冗长的传入

但是引入泛型也非全然没有缺点，JAVA中泛型不具有协变性，避免了数组的bug，但是这也使得继承变得稍稍复杂了些，在引入了泛型之后，一个简单的继承会变成下图这样：

从而，为了使得泛型更通用，泛型提出了通配符的概念：extends/supers Superclass>

如果一个类或者方法想传入下面的ArrayList和ArrayList，你需要这句话：

>

 

参考资料：

不变性、协变性和逆变性 https://www.cnblogs.com/Figgy/p/4575719.html

数据结构与算法分析（Java语言描述） Page 8