《Java编程思想》学习笔记8——泛型编程高级

1.泛型边界：

Java泛型编程时，编译器忽略泛型参数的具体类型，认为使用泛型的类、方法对Object都适用，这在泛型编程中称为类型信息檫除。

例如：

 class GenericType{
     public static void main(String[] args){
         System.out.println(new ArrayList<String>().getClass());
         System.out.println(new ArrayList<Integer>().getClass());
 }
 }

输出结果为：

java.util.ArrayList

java.util.ArrayList

泛型忽略了集合容器中具体的类型，这就是类型檫除。

但是如果某些泛型的类/方法只想针对某种特定类型获取相关子类应用，这时就必须使用泛型边界来为泛型参数指定限制条件。

例如：

 interface HasColor{
     java.awt.Color getColor();
 }
 class Colored<T extends HasColor>{
     T item;
     Colored(T item){
         this.item = item;
 }
 java.awt.Color color(){
     //调用HasColor接口实现类的getColor()方法
     return item.getColor();
 }
 }
 class Dimension{
     public int x, y, z;
 }
 Class ColoredDimension<T extends Dimension & HasColor>{
     T item;
     ColoredDimension(T item){
         this.item = item;
 }
 T getItem(){
     return item;
 }
 java.awt.Color color(){
     //调用HasColor实现类中的getColor()方法
     return item.getColor();
 }
 //获取Dimension类中定义的x,y,z成员变量
 int getX(){
     return item.x;
 }
 int getY(){
     return item.y;
 }
 int getZ(){
     return item.z;
 }
 }
 interface Weight{
     int weight();
 }
 class Solid<T extends Dimension & HasColor & Weight>{
     T item;
     Solide(T item){
         this.item = item;
 }
 T getItem(){
     return item;
 }
 java.awt.Color color(){
     //调用HasColor实现类中的getColor()方法
     return item.getColor();
 }
 //获取Dimension类中定义的x,y,z成员变量
 int getX(){
     return item.x;
 }
 int getY(){
     return item.y;
 }
 int getZ(){
     return item.z;
 }
 int weight(){
     //调用Weight接口实现类的weight()方法
     return item.weight();
 }
 }
 class Bounded extends Dimension implements HasColor, Weight{
     public java.awt.Color getColor{
         return null;
 }
 public int weight(){
     return 0;
 }
 }
 public class BasicBounds{
     public static void main(String[] args){
         Solid<Bounded> solid = new Solid<Bounded>(new Bounded());
         solid.color();
         solid.getX();
         solid.getY();
         solid.getZ();
         solid.weight();
 }
 }

Java泛型编程中使用extends关键字指定泛型参数类型的上边界(后面还会讲到使用super关键字指定泛型的下边界)，即泛型只能适用于extends关键字后面类或接口的子类。

Java泛型编程的边界可以是多个，使用如<T extends A & B & C>语法来声明，其中只能有一个是类，并且只能是extends后面的第一个为类，其他的均只能为接口(和类/接口中的extends意义不同)。

使用了泛型边界之后，泛型对象就可以使用边界对象中公共的成员变量和方法。

2.泛型通配符：

泛型初始化过程中，一旦给定了参数类型之后，参数类型就会被限制，无法随着复制的类型而动态改变，如：

 class Fruit{
 }
 class Apple extends Fruit{
 }
 class Jonathan extends Apple{
 }
 class Orange extends Fruit{
 }
 如果使用数组：
 public class ConvariantArrays{
     Fruit fruit = new Apple[10];
     Fruit[0] = new Apple();
     Fruit[1] = new Jonathan();
     try{
         fruit[0] = new Fruit();
 }catch(Exception e){
     System.out.println(e);
 }
 try{
         fruit[0] = new Orange();
 }catch(Exception e){
     System.out.println(e);
 }
 }

编译时没有任何错误，运行时会报如下异常：

java.lang.ArrayStoreException:Fruit

java.lang.ArrayStoreException:Orange

为了使得泛型在编译时就可以进行参数类型检查，我们推荐使用java的集合容器类，如下：

 public class NonConvariantGenerics{
     List<Fruit> flist = new ArrayList<Apple>();
 }

很不幸的是，这段代码会报编译错误：incompatible types，不兼容的参数类型，集合认为虽然Apple继承自Fruit，但是List的Fruit和List的Apple是不相同的，因为泛型参数在声明时给定之后就被限制了，无法随着具体的初始化实例而动态改变，为解决这个问题，泛型引入了通配符”?”。

对于这个问题的解决，使用通配符如下：

 public class NonConvariantGenerics{
     List<? extends Fruit> flist = new ArrayList<Apple>();
 }

泛型通配符”?”的意思是任何特定继承Fruit的类，java编译器在编译时会根据具体的类型实例化。

另外，一个比较经典泛型通配符的例子如下：

public class SampleClass < T extendsS> {…}

假如A，B，C，…Z这26个class都实现了S接口。我们使用时需要使用到这26个class类型的泛型参数。那实例化的时候怎么办呢？依次写下

SampleClass<A> a = new SampleClass();

SampleClass<B> a = new SampleClass();

…

SampleClass<Z> a = new SampleClass();

这显然很冗余，还不如使用Object而不使用泛型，使用通配符非常方便：

SampleClass<? Extends S> sc = newSampleClass();

3.泛型下边界：

在1中大概了解了泛型上边界，使用extends关键字指定泛型实例化参数只能是指定类的子类，在泛型中还可以指定参数的下边界，是一super关键字可以指定泛型实例化时的参数只能是指定类的父类。

例如：

 class Fruit{
 }
 class Apple extends Fruit{
 }
 class Jonathan extends Apple{
 }
 class Orange extends Fruit{
 }
 public superTypeWildcards{
     public static void writeTo(List<? super Apple> apples){
         apples.add(new Apple());
         apples.add(new Jonathan());
 }
 }

通过? Super限制了List元素只能是Apple的父类。

泛型下边界还可以使用<?super T>，但是注意不能使用<Tsuper A>，即super之前的只能是泛型通配符，如：

 public class GenericWriting{
     static List<Apple> apples = new ArrayList<Apple>();
     static List<Fruit> fruits = new ArrayList<Fruit>();
     static <T> void writeExact(List<T> list, T item){
         list.add(item);
 }
 static <T> void writeWithWildcards(List<? super T> list, T item){
     list.add(item);
 }
 static void f1(){
     writeExact(apples, new Apple());
 }
 static void f2(){
 writeWithWildcards(apples, new Apple());
     writeWithWildcards(fruits, new Apple());
 }
 public static void main(String[] args){
     f1();
     f2();
 }
 }

4.无边界的通配符：

泛型的通配符也可以不指定边界，没有边界的通配符意思是不确定参数的类型，编译时泛型檫除类型信息，认为是Object类型。如：

 public class UnboundedWildcard{
     static List list1;
     static List<?> list2;
     static List<? extends Object> list3;
     static void assign1(List list){
         list1 = list;
         list2 = list;
         //list3 = list; //有未检查转换警告
 }
 static void assign2(List<?> list){
         list1 = list;
         list2 = list;
     list3 = list;
 }
 static void assign3(List<? extends Object> list){
         list1 = list;
         list2 = list;
     list3 = list;
 }
 public static void main(String[] args){
     assign1(new ArrayList());
 assign2(new ArrayList());
 //assign3(new ArrayList()); //有未检查转换警告
 assign1(new ArrayList<String>());
 assign2(new ArrayList<String>());
 assign3(new ArrayList<String>());
 List<?> wildList = new ArrayList();
 assign1(wildList);
 assign2(wildList);
 assign3(wildList);
 }
 }

List和List<?>的区别是：List是一个原始类型的List，它可以存放任何Object类型的对象，不需要编译时类型检查。List<?>等价于List<Object>，它不是一个原始类型的List，它存放一些特定类型，只是暂时还不确定是什么类型，需要编译时类型检查。因此List的效率要比List<?>高。

5.实现泛型接口注意事项：

由于泛型在编译过程中檫除了参数类型信息，所以一个类不能实现以泛型参数区别的多个接口，如：

 interface Payable<T>{
 }
 class Employee implements Payable<Employee>{
 }
 class Hourly extends Employee implements Payable<Hourly>{
 }

类Hourly无法编译，因为由于泛型类型檫除，Payable<Employee>和Payable<Hourly>在编译时是同一个类型Payable，因此无法同时实现一个接口两次。

6.泛型方法重载注意事项：

由于泛型在编译时将参数类型檫除，因此以参数类型来进行方法重载在泛型中要特别注意，如：

 public class GenericMethod<W,T>{
     void f(List<T> v) {
 }
 void f(List<W> v){
 }
 }

无法通过编译，因为泛型檫除类型信息，上面两个方法的参数都被看作为Object类型，使用参数类型已经无法区别上面两个方法，因此无法重载。

7.泛型中的自绑定：

通常情况下，一个类无法直接继承一个泛型参数，但是你可以通过继承一个声明泛型参数的类，这就是java泛型编程中的自绑定，如：

 class SelfBounded<T extends SelfBounded<T>>{
     T element;
     SelfBounded<T> set(T arg){
         Element = arg;
         return this;
 }
 T get(){
     return element;
 }
 }
 class A extends SelfBounded<A>{
 }
 class B extends SelfBounded<A>{
 }
 class C extends SelfBounded<C>{
     C setAndGet(C arg){
         set(arg);
         return get();
 }
 }
 public class SelfBounding{
     public static void main(String[] args){
         A a = new A();
         a.set(new A());
         a = a.set(new A()).get();
         a = a.get();
         C c = new C();
         C = c.setAndGet(new C());
 }
 }

泛型的自绑定约束目的是用于强制继承关系，即使用泛型参数的类的基类是相同的，强制所有人使用相同的方式使用参数基类。