总结Java的Generics

 从JDK1.4到JDK5中间经历了两年半左右的时间，从JDK5到JDK6经历了两年左右的时间，从JDK6到JDK7经历了4年半多的时间。JDK5，6，7这三个版本，只有JDK5有横空出世的惊艳，一系列new feature明显改变了Java程序员日常的coding工作：Generics, Annotation, Autoboxing, for each statement.... 其中Java Generics是一个大的新feature. 相较于C++ templates, Java Generics有诸多限制和陷阱，所以用起来有些不爽， 但越是陷阱多，越有必要好好学学。Thinking in java 第四版除了最后一章GUI外一共900页，其中Generics这一章就90多页，这篇博客主要是Thinking in java的Generics这章的笔记。

 

Java Generics 可以应用于Class和Interface，比如：

public class LinkedStack<T>{}

public interface Generator<T> {}

也可以应用于方法，比如：

public <T> void f(T x) { }

使用泛型时，需要时时牢记的是，运行时的泛型代码中不真的保留泛型参数类型（There’s no information about generic parameter types available inside generic code.  ）所以运行时，List<String>和List<Integer>是一回事。

 

注意泛型不总是实用，比如：

   1: class Manipulator2<T extends HasF> { 

   2:   private T obj; 

   3:   public Manipulator2(T x) { obj = x; } 

   4:   public void manipulate() { obj.f(); } 

   5: } 

完全可以替代成：

   1: class Manipulator3 { 

   2:   private HasF obj; 

   3:   public Manipulator3(HasF x) { obj = x; } 

   4:   public void manipulate() { obj.f(); } 

   5: } 

但是如果原本的code有一点变化，泛型带来的好处就体现出来了：

   1: class ReturnGenericType<T extends HasF> { 

   2:   private T obj; 

   3:   public ReturnGenericType(T x) { obj = x; } 

   4:   public T get() { return obj; } 

   5: } 

注意这个例子里get()方法返回了特定的类型T。

 

因为run time时泛型丢掉了真正的类型，所以一些操作是不被允许的：

   1: public class Erased<T> { 

   2:   private final int SIZE = 100; 

   3:   public static void f(Object arg) { 

   4:     if(arg instanceof T) {}          // Error 

   5:     T var = new T();                 // Error 

   6:     T[] array = new T[SIZE];         // Error 

   7:     T[] array = (T)new Object[SIZE]; // Unchecked warning 

   8:   } 

   9: } 

这时候可以显式地传入Class object参数，书里称之为Type Tag

   1: public class ClassTypeCapture<T> { 

   2:   Class<T> kind; 

   3:   public ClassTypeCapture(Class<T> kind) { 

   4:     this.kind = kind; 

   5:   } 

   6:  

   7:   public boolean f(Object arg) { 

   8:     return kind.isInstance(arg); 

   9:   }  

  10: }

Dimension是Class, HasColor是Interface， 可以有如下的写法

class ColoredDimension<T extends Dimension & HasColor> { }

注意extends后可以有多项，这与Class的继承不同，并且，Class要放在Interface前面

 

注意Array对数据类型检查是很严格的：

   1: class Fruit {} 

   2: class Apple extends Fruit {} 

   3: class Jonathan extends Apple {} 

   4: class Orange extends Fruit {} 

   5:  

   6: public class CovariantArrays { 

   7:   public static void main(String[] args) { 

   8:     Fruit[] fruit = new Apple[10]; 

   9:     fruit[0] = new Apple(); // OK 

  10:     fruit[1] = new Jonathan(); // OK 

  11:     // Runtime type is Apple[], not Fruit[] or Orange[]: 

  12:     try { 

  13:       // Compiler allows you to add Fruit: 

  14:       fruit[0] = new Fruit(); // ArrayStoreException 

  15:     } catch(Exception e) { System.out.println(e); } 

  16:     try { 

  17:       // Compiler allows you to add Oranges: 

  18:       fruit[0] = new Orange(); // ArrayStoreException 

  19:     } catch(Exception e) { System.out.println(e); } 

  20:   } 

  21: } 

注意这一句，Fruit[] fruit = new Apple[10]; 实际类型是Apple,那么fruit里就不能加入Fruit或Orange了.

 

Container不存在upcast, 别混淆了被包含的元素：

   1: public class NonCovariantGenerics { 

   2:   // Compile Error: incompatible types: 

   3:   List<Fruit> flist = new ArrayList<Apple>(); 

   4: }

如果非要upcast的话可以这样写：

List<? extends Fruit> flist = new ArrayList<Apple>(); 

需要注意的是，flist不能再往里加new Apple()或new Fruit()或任何东西了，因为compiler看到List<? extends Fruit>, 就会认为里面可能是Apple,也可能是Orange, 你往里填什么他都不认为一定对。

 

如果想往List里添加，可以这样写：

   1: public class SuperTypeWildcards { 

   2:   static void writeTo(List<? super Apple> apples) { 

   3:     apples.add(new Apple()); 

   4:     apples.add(new Jonathan()); 

   5:     // apples.add(new Fruit()); // Error 

   6:   } 

   7: } 

 

 

代码片段：

 

   1: static <T> 

   2:  T wildSubtype(Holder<? extends T> holder, T arg) { 

   3:    // holder.set(arg); // Error: 

   4:    //   set(capture of ? extends T) in 

   5:    //   Holder<capture of ? extends T> 

   6:    //   cannot be applied to (T) 

   7:    T t = holder.get(); 

   8:    return t; 

   9:  }  

  10:  static <T> 

  11:  void wildSupertype(Holder<? super T> holder, T arg) { 

  12:    holder.set(arg); 

  13:    // T t = holder.get();  // Error: 

  14:    //   Incompatible types: found Object, required T 

  15:  

  16:    // OK, but type information has been lost: 

  17:    Object obj = holder.get(); 

  18:  } 

 

<? extends T> 和 <? super T>两者中，前者适合get到特定类型T， 但是不能做set操作。后者相反， 可以set特定类型，但是不能get到特定类型。

 

Holder, Holder<?>这两个类不一样，Holder代表可以包含任何类型，Holder<?>代表可以包含一系列同种类型，但不知道是哪种类型，甚至于你不能往里面加入Object