The Java™ Tutorials —— Generics 导读

The Java™ Tutorials —— Generics 导读

笔者在此将此前通篇翻译的Oracle官方文档泛型部分加以整理如下：

The Java™ Tutorials —— Generics：前言

• 泛型可以增强编译时错误检测，减少因类型问题引发的运行时异常

The Java™ Tutorials — Generics ：Why Use Generics? 为什么使用泛型

• 泛型具有更强的类型检查
• 泛型可以避免类型转换
• 泛型可以泛型算法，增加代码复用性

The Java™ Tutorials — Generics ：Generic Types 泛型

• 如果利用Object来达到通用存储的目的，那么可能引起运行时错误
• 泛型类格式：class name<T1, T2, ..., Tn>
• 常见类型变量名：E（元素）、K（键）、N（数字）、T（类型）、V（值）、S（第二类型参数）、U（第三类型参数）
  *“类型参数”与“类型变量”的不同
  
  • Foo<T>中的T为类型参数
  • Foo<String>中的String为类型变量
• 钻石运算符的使用

The Java™ Tutorials — Generics ：Raw Types 原始类型

• 定义：
  
  • 缺少实际类型变量的泛型就是一个原始类型
  • 举例：

class Box<T>{} 
Box b = new Box(); //这个Box就是Box<T>的原始类型 

• 实际行为：获取和返回的类型都为Object
• 缺点：无法进行编译时类型检查，将异常的捕获推迟到了运行时，还可能会收到unchecked警告。
• 对unchecked警告的处理
  
  • @SuppressWarnings(“unchecked”)
  • -Xlint:unchecked

The Java™ Tutorials — Generics ：Generic Methods 泛型方法

• 定义格式：private <K,V> boolean compare(Pair<K,V> p1, Pair<K,V> p2)
• 调用格式：Util.compare(p1,p2)

The Java™ Tutorials — Generics ：Bounded Type Parameters 受限的类型参数

• 功能：对泛型变量的范围作出限制
• 格式：
  
  • 单一限制：<U extends Number>
  • 多种限制：<U extends A & B & C>
• extends表达的意义：这里指的是广义上“扩展”，兼有“类继承”和“接口实现”之意
• 多种限制下的格式语法要求：如果上限类型是一个类，必须第一位标出，否则编译错误
  
  • 题外问题：如果多种限制中的A和B同时为类该何如？
    
    • 答：编译错误，这违反了Java不许多重继承的原则

The Java™ Tutorials — Generics ：Generic Methods and Bounded Type Parameters 泛型方法和受限类型参数

• 泛型算法实现的关键：利用受限类型参数

The Java™ Tutorials — Generics ：Generics, Inheritance, and Subtypes 泛型，继承和子类型

• 泛型间父子关系

The Java™ Tutorials — Generics ：Type Inference 类型推断

• 理解编译器是如何利用目标类型来推算泛型变量的值
• 注意下面的代码：在Java7中无法编译通过，而在Java8中却可以。Java8的编译器可以通过方法形参类型对泛型变量进行推断

static <T> List<T> emptyList();
void processStringList(List<String> stringList) {
    // process stringList
}
processStringList(Collections.emptyList());

The Java™ Tutorials — Generics ：Wildcards 通配符

• 通配符的适用范围：
  
  • 参数类型
  • 字段类型
  • 局部变量类型
  • 返回值类型（但返回一个具体类型的值更好）

The Java™ Tutorials — Generics ：Upper Bounded Wildcards 受上限控制的通配符

• 语法格式：

The Java™ Tutorials — Generics ：Unbounded Wildcards 非受限通配符

• 两个关键使用场合：
  
  • 写一个方法，而这方法的实现可以利用Object类中提供的功能时
  • 泛型类中的方法不依赖类型参数时
    
    • 如List.size()方法，它并不关心List中元素的具体类型
• List<XXX>是List<?>的一个子类型
• 理解List<Object>和List<?>的不同：差在NULL处理，前者不支持，而后者却可接受一个null入表

The Java™ Tutorials — Generics ：Lower Bounded Wildcards 有下限通配符

• 功能：限定了类型的下限，也就它必须为某类型的父类
• 格式：<? super A>

The Java™ Tutorials — Generics ：Wildcards and Subtyping 泛型和子类

The Java™ Tutorials — Generics ：Wildcard Capture and Helper Methods 通配符匹配和辅助方法

• 利用辅助方法解决通配符类型推断问题：
  
  • 原理：利用泛型的类型推断

public class WildcardFixed {

    void foo(List<?> i) {
        fooHelper(i);
    }


    // Helper method created so that the wildcard can be captured
    // through type inference.
    private <T> void fooHelper(List<T> l) {
        l.set(0, l.get(0));
    }

}

• 辅助方法格式：“所辅助的方法的名称+Helper”

The Java™ Tutorials — Generics ：Guidelines for Wildcard Use 通配符使用指南

• “输入”和“输出”变量的定义
  
  • 输入：负责添加数据到代码中，类比一个入口
  • 输出：负责接收输入的数据，并将其传到需要的地方，类比一个出口
• 通配符准则：
  
  • 一个“输入”变量是通过有上限通配符定义的，它使用了extends关键字
  • 一个“输出”变量是通过有下限通配符定义的，它使用了super关键字
  • 当“输入”变量可通过Object类中的方法获取时，那就使用一个无限制通配符
  • 当代码需要获取一个兼具“输入”和“输出”功能的变量时，就不要使用通配符了
• List

The Java™ Tutorials — Generics ：Type Erasure 类型消除

• 功能：保证了泛型不在运行时出现
• 类型消除应用的场合：
  
  • 编译器会把泛型类型中所有的类型参数替换为它们的上（下）限，如果没有对类型参数做出限制，那么就替换为Object类型。因此，编译出的字节码仅仅包含了常规类，接口和方法。
  • 在必要时插入类型转换以保持类型安全。
  • 生成桥方法以在扩展泛型时保持多态性。

The Java™ Tutorials — Generics ：Erasure of Generic Methods 泛型方法的类型擦除

• 消除方法：同对泛型类的处理
  
  • 无限制：替换为Object
  • 有限制：替换为第一受限类型

The Java™ Tutorials — Generics ：Effects of Type Erasure and Bridge Methods 类型擦除的影响以及桥方法

• 补充阅读：http://www.cnblogs.com/ggjucheng/p/3352519.html
• 桥方法的功能：防止类型擦除后子类无法override父类的方法，保护泛型的多态性

The Java™ Tutorials — Generics ：Non-Reifiable Types 不可具体化类型

• 可具体化类型和不可具体化类型的定义：
  
  • 可具体化类型：就是一个可在整个运行时可知其类型信息的类型。
    
    • 包括：基本类型、非泛型类型、原始类型和调用的非受限通配符。
  • 不可具体化类型：无法整个运行时可知其类型信息的类型，其类型信息已在编译时被擦除：
    
    • 例如：List<String>和List<Number>，JVM无法在运行时分辨这两者
• 堆污染：
  
  • 发生时机：当一个参数化类型变量引用了一个对象，而这个对象并非此变量的参数化类型时，堆污染就会发生。
  • 分模块对代码进行分别编译，那就很难检测出潜在的堆污染，应该同时编译
• 带泛型的可变参数问题：
  
  • T…将会被翻译为T[]，根据类型擦除，进一步会被处理为Object[]，这样就可能造成潜在的堆污染
• 避免堆污染警告
  
  • @SafeVarargs：当你确定操作不会带来堆污染时，使用此注释关闭警告
  • @SuppressWarnings({“unchecked”, “varargs”}):强制关闭警告弹出（不建议这么做）

The Java™ Tutorials — Generics ：Restrictions on Generics 泛型约束

• 无法利用原始类型来创建泛型
  
  • 解决方法：使用它们的包装类
• 无法创建类型参数的实例
  
  • 变通方案：利用反射就是可以
• 无法创建参数化类型的静态变量
  
  • 原因：静态变量是类所有，共享决定了其必须能确定。但多个类型作为参数传入此类的多个实例时，就会无法确定究竟赋予此静态变量哪个实例对象所传入的参数了
• 无法对参数化类型使用转换或者instanceof关键字
  
  • 但需要注意通配符的情况
• 无法创建参数化类型的数组
• 无法创建、捕获或是抛出参数化类型对象
  
  • 但却可以在throw后使用类型参数
• 当一个方法的所有重载方法的形参类型擦除后，如果它们具有了相同的原始类型，那么此方法不可重载
  
  • 原因：此情境下，类型擦除会产生两个同签名的方法

拓展阅读

Can I create an array whose component type is a concrete parameterized type? 我可以创建一个元素类型为具体的参数化类型的数组嘛（我可以创建一个泛型数组嘛）？

泛型数组被禁止的原因：

类型擦除后会导致数组元素类型不确定性，举例

Pair<Integer,Integer>[] intPairArr = new Pair<Integer,Integer>[10]; // illegal 
Object[] objArr = intPairArr;  
objArr[0] = new Pair<String,String>("",""); // should fail

我们期望intPairArr仅仅存储Pair

Pair[] intPairArr = new Pair[10];

数组仅保留了其原始类型（raw type）。这样一来，数组就会接受任何类型的键值对了，如Pair

Node<?>[] nodes = new Node[10]; //这是可以的