java泛型程序设计——类型变量限定 + 泛型代码和虚拟机

【0】README

0.1） 本文描述+源代码均 转自 core java volume 1， 旨在理解 java泛型程序设计 的 类型变量限定 + 泛型代码和虚拟机 的知识；

【1】类型变量的限定

1.1）类和方法需要对类型变量加以限定

• 1.1.1）看个荔枝：

class ArrayAlg
{
    public static <T> T min(T[] a)
    {
        if(a == null || a.length==0) return null;
        T smallest = a[0];
        for(int i=1;i<a.length;i++)
        if(smallest.compareTo(a[i]) > 0) smallest = a[i];
        return smallest;
    }
}

对以上代码的分析（Analysis）：

• A1）出现的问题：变量smallest 的类型为 T ，意味着它可以是任何一个类的对象。怎么才能确定T 所属的类有 compareTo 方法呢？
• A2）解决方法：将T 限制为 实现了 Comparable 接口（只含有一个compareTo的标准接口）的类。 可以通过对类型变量T设置限定实现这一点：

public staitc <T extends Comparable> T min(T[] a);

• 现在， 泛型的main方法只能被实现了 Comparable 接口的类（如 String， Date 等）的数组调用。 由于 Rectangle 类没有实现 Comparable接口， 所以调用min 方法将会产生一个编译错误；

A3）读者奇怪： 为什么使用关键字extends 而不是 implemens ， 因为Comparable是一个接口。
A3.1）看个荔枝： 表示T 应该是绑定类型的子类型。T 和 绑定类型可以是类， 也可以是接口。 选择关
键字extends 的原因是更接近子类的概念， 并且 java 的设计者也不打算在语言中再添加一个新的 关键字；
1.2）一个类型变量或通配符可以有多个限定， 如

T extends Comparable & Serializable 限定类型用 & 分割， 而逗号用来分割类型变量；

1.3）在java继承中， 可以根据需要拥有多个接口超类型， 但限定中至多有一个类。 如果用一个类作为限定， 它必 须是限定列表中的第一个；
1.4）看个荔枝：

【2】泛型代码和虚拟机

2.1）虚拟机没有泛型类对象——所有对象都属于普通类；

• 2.1.1）原始类型：无论何时定义一个泛型类型， 都自动提供了一个相应的 原始类型。 原始类型的名字就是删去类型参数后的泛型类型名。
• 2.1.2）擦除操作： 擦除类型变量， 并替换为 限定类型（无限定的变量用 Object， 如只有T，没有 T extends Comparable 的限定类型）；
• 2.1.3）看个荔枝： Pair（下图中的代码） 的原始类型（下面的源代码）如下，
  

public class Pair {
   private Object first;
   private Object second;

   public Pair() { first = null; second = null; }
   public Pair(Object first, Object second) { this.first = first;  this.second = second; }

   public Object getFirst() { return first; }
   public Object getSecond() { return second; }
   public void setFirst(Object newValue) { first = newValue; }
   public void setSecond(Object newValue) { second = newValue; }
}

对以上代码的分析（Analysis）：

• A1）因为T是一个无限定的变量，所以直接用 Object 替换；
• A2）在程序中可以包含不同类型的 Pair ，如 Pair, Pair , 而擦除类型后就变成原始的Pair 类型了；

2.2）原始类型用第一个限定的类型变量来替换， 如果没有给定限定就用 Object替换。

• 2.2.1）没有限定类型： 如上述荔枝中的 Pair 没有类型变量没有限定（没有 T extends … 语句）， 因此，原始类型用 Object 替换T；
• 2.2.2）但是如果T有限定的话： 如 T extends Comparable & Serializable ， 看个荔枝：

 public class Interval<T extends Comparable & Serializable> implements Serializable {
    private T lower;
    private T upper;

    public Interval(T first, T second){}
}

• 原始类型 Interval 如下所示：

public class Interval implements Serializable {
    private Comparable  lower;
    private Comparable  upper;

    public Interval(Comparable  first, Comparable  second){}
}

Annotation）

• A1）如果切换限定：class Interval 《Serializable & Comparalbe> 会发生什么？
• A2）如果这样做 : 原始类型用 Serializable 替换T ， 而编译器在必要时要向 Comparable 插入强制类型转换。
• A3）为了提高效率： 应该将标签（tagging） 接口（即没有方法的接口）放在边界列表的末尾；