原文地址：http://www.matrix.org.cn/resource/article/44/44344_Java+Generics
一.什么是Generics?
Generics可以称之为参数类型(parameterized types),由编译器来验证从客户端将一种类型传送给某一对象的机制。如Java.util.ArrayList,编译器可以用Generics来保证类型安全。
在我们深入了解Generics之前,我们先来看一看当前的java 集合框架(Collection)。在j2SE1.4中所有集合的Root Interface是Collection
Collections example without genericity: Example 1
| 1 protected void collectionsExample() {
2 ArrayList list = new ArrayList();
3 list.add(new String("test string"));
4 list.add(new Integer(9)); // purposely placed here to create a runtime ClassCastException
5 inspectCollection(list);
6 }
7
8
9 protected void inspectCollection(Collection aCollection) {
10 Iterator i = aCollection.iterator();
11 while (i.hasNext()) {
12 String element = (String) i.next();
13 }
14 } |
以上的样例程序包含的两个方法，collectionExample方法建立了一个简单的集合类型ArrayList，并在ArrayList中增加了一个String和一个Integer对象.而在inspecCollection方法中，我们迭代这个ArrayList用String进行Cast。我们看第二个方法，就出现了一个问题,Collection在内部用的是Object，而我们要取出Collection中的对象时,需要进行Cast，那么开发者必需用实际的类型进行Cast,像这种向下造型，编译器无法进行检查,如此一来我们就要冒在代码在运行抛出ClassCastException的危险。我们看inspecCollection方法，编译时没有问题，但在运行时就会抛出ClassCastException异常。所以我们一定要远离这个重大的运行时错误
二.使用Generics
从上一章节中的CassCastException这种异常，我们期望在代码编译时就能够捕捉到,下面我们使用范型修改上一章的样例程序。
//Example 2
| 1 protected void collectionsExample() {
2 ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
3 list.add(new String("test string"));
4 // list.add(new Integer(9)); this no longer compiles
5 inspectCollection(list);
6 }
7
8
9 protected void inspectCollection(Collection<String> aCollection) {
10 Iterator<String> i = aCollection.iterator();
11 while(i.hasNext()) {
12 String element = i.next();
13 }
14 } |
从上面第2行我们在创建ArrayList时使用了新语法，在JDK1.5中所有的Collection都加入了Generics的声明。例:
//Example 3
| 1 public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> {
2 // details omitted...
3 public void add(E element) {
4 // details omitted
5 }
6 public Iterator<E> iterator() {
7 // details omitted
8 }
9 } |
这个E是一个类型变量，并没有对它进行具体类型的定义,它只是在定义ArrayList时的类型占位符,在Example 2中的我们在定义ArrayList的实例时用String绑定在E上,当我们用add(E element)方法向ArrayList中增加对象时, 那么就像下面的写法一样: public void add(String element);因为在ArrayList所有方法都会用String来替代E,无论是方法的参数还是返回值。这时我们在看Example 2中的第四行，编译就会反映出编译错误。
所以在java中增加Generics主要的目的是为了增加类型安全。
通过上面的简单的例子我们看到使用Generics的好处有:
· 1.在类型没有变化时，Collection是类型安全的。
· 2.内在的类型转换优于在外部的人工造型。
· 3.使Java 接口更加强壮,因为它增加了类型。
· 4.类型的匹配错误在编译阶段就可以捕捉到，而不是在代码运行时。
受约束类型变量
虽然许多Class被设计成Generics，但类型变量可以是受限的
public class C1<T extends Number> { }
public class C2<T extends Person & Comparable> { }
第一个T变量必须继承Number，第二个T必须继承Person和实现Comparable
三.Generics 方法
像Generics类一样，方法和构造函数也可以有类型参数。方法的参数的返回值都可以有类型参数，进行Generics。
//Example 4
| 1 public <T extends Comparable> T max(T t1, T t2) {
2 if (t1.compareTo(t2) > 0)
3 return t1;
4 else return t2;
5 } |
这里，max方法的参数类型为单一的T类型，而T类型继承了Comparable，max的参数和返回值都有相同的超类。下面的Example 5显示了max方法的几个约束。
//Example 5
| 1 Integer iresult = max(new Integer(100), new Integer(200));
2 String sresult = max("AA", "BB");
3 Number nresult = max(new Integer(100), "AAA"); // does not compile |
在Example 5第1行参数都为Integer，所以返回值也是Integer，注意返回值没有进行造型。
在Example 5第2行参数都为String，所以返回值也是String，注意返回值没有进行造型。以上都调用了同一个方法。
在Example 5第3行产生以下编译错误:
Example.java:10: incompatible types
found : java.lang.Object&java.io.Serializable&java.lang.Comparable<?>
required: java.lang.Number
Number nresult = max(new Integer(100), "AAA");
这个错误发生是因为编译器无法确定返回值类型，因为String和Integer都有相同的超类Object,注意就算我们修正了第三行，这行代码在运行仍然会报错，因为比较了不同的对象。
四.向下兼容
任何一个新的特色在新的JDK版本中出来后，我们首先关心的是如何于以前编写的代码兼容。也就是说我们编写的Example 1程序不需要任何的改变就可以运行,但是编译器会给出一个"ROW TYPE"的警告。在JDK1.4中编写的代码如何在JVM1.5中完全兼容运行,我们要人工进行一个:Type erasure处理过程
五.通配符
//Example 6
| List<String>stringList=newArrayList<String>();//1
List<Object>objectList=stringList;//2
objectList.add(newObject());//3
Strings=stringList.get(0);//4 |
乍一看，Example 6是正确的。但stringList本意是存放String类型的ArrayList,而objectList中可以存入任何对象，当在第3行进行处理时，stringList也就无法保证是String类型的ArrayList,此时编译器不允许这样的事出现，所以第3行将无法编译。
//Example 7
| voidprintCollection(Collection<Object>c)
{for(Objecte:c){
System.out.println(e);
}} |
Example 7的本意是打印所有Collection的对象,但是正如Example 6所说的，编译会报错，此时就可以用通配符“？”来修改Example 7
//Example 8
| voidprintCollection(Collection<?>c)
{for(Objecte:c){
System.out.println(e);
}} |
Example 8中所有Collection类型就可以方便的打印了
有界通配符 <T extends Number>(上界) <T super Number>(下界)
六.创建自己的范型
以下代码来自http://www.java2s.com/ExampleCode/Language-Basics
1.一个参数的Generics
| //Example9(没有使用范型)
classNonGen{
Objectob;//obisnowoftypeObject
//Passtheconstructorareferenceto
//anobjectoftypeObject
NonGen(Objecto){
ob=o;
}
//ReturntypeObject.
Objectgetob(){
returnob;
}
//Showtypeofob.
voidshowType(){
System.out.println("Typeofobis"+
ob.getClass().getName());
}
}
//Demonstratethenon-genericclass.
publicclassNonGenDemo{
publicstaticvoidmain(Stringargs[]){
NonGeniOb;
//CreateNonGenObjectandstore
//anIntegerinit.Autoboxingstilloccurs.
iOb=newNonGen(88);
//ShowthetypeofdatausedbyiOb.
iOb.showType();
//GetthevalueofiOb.
//Thistime,acastisnecessary.
intv=(Integer)iOb.getob();
System.out.println("value:"+v);
System.out.println();
//CreateanotherNonGenobjectand
//storeaStringinit.
NonGenstrOb=newNonGen("Non-GenericsTest");
//ShowthetypeofdatausedbystrOb.
strOb.showType();
//GetthevalueofstrOb.
//Again,noticethatacastisnecessary.
Stringstr=(String)strOb.getob();
System.out.println("value:"+str);
//Thiscompiles,butisconceptuallywrong!
iOb=strOb;
v=(Integer)iOb.getob();//runtimeerror!
}
} |
| //Example10(使用范型)
classExample1<T>{
privateTt;
Example1(To){
this.t=o;
}
TgetOb(){
returnt;
}
voidShowObject(){
System.out.println("对象的类型是："+t.getClass().getName());
}
}
publicclassGenericsExample1{
/**
*@paramargs
*/
publicstaticvoidmain(String[]args){
//TODOAuto-generatedmethodstub
Example1<Integer>examplei=newExample1<Integer>(100);
examplei.ShowObject();
System.out.println("对象是："+examplei.getOb());
Example1<String>examples=newExample1<String>("Bill");
examples.ShowObject();
System.out.println("对象是："+examples.getOb());
}
} |
我们来看Example 9没有使用范型，所以我们需要进行造型，而Example 10我们不需要任何的造型
2.二个参数的Generics
| //Example11
classTwoGen<T,V>{
Tob1;
Vob2;
//Passtheconstructorareferenceto
//anobjectoftypeT.
TwoGen(To1,Vo2){
ob1=o1;
ob2=o2;
}
//ShowtypesofTandV.
voidshowTypes(){
System.out.println("TypeofTis"+
ob1.getClass().getName());
System.out.println("TypeofVis"+
ob2.getClass().getName());
}
Tgetob1(){
returnob1;
}
Vgetob2(){
returnob2;
}
}
publicclassGenericsExampleByTwoParam{
/**
*@paramargs
*/
publicstaticvoidmain(String[]args){
//TODOAuto-generatedmethodstub
TwoGen<Integer,String>tgObj=
newTwoGen<Integer,String>(88,"Generics");
//Showthetypes.
tgObj.showTypes();
//Obtainandshowvalues.
intv=tgObj.getob1();
System.out.println("value:"+v);
Stringstr=tgObj.getob2();
System.out.println("value:"+str);
}
} |
3.Generics的Hierarchy
| //Example12
classStats<TextendsNumber>{
T[]nums;//arrayofNumberorsubclass
//Passtheconstructorareferenceto
//anarrayoftypeNumberorsubclass.
Stats(T[]o){
nums=o;
}
//Returntypedoubleinallcases.
doubleaverage(){
doublesum=0.0;
for(inti=0;i<nums.length;i++)
sum+=nums[i].doubleValue();
returnsum/nums.length;
}
}
publicclassGenericsExampleByHierarchy{
/**
*@paramargs
*/
publicstaticvoidmain(String[]args){
//TODOAuto-generatedmethodstub
Integerinums[]={1,2,3,4,5};
Stats<Integer>iob=newStats<Integer>(inums);
doublev=iob.average();
System.out.println("iobaverageis"+v);
Doublednums[]={1.1,2.2,3.3,4.4,5.5};
Stats<Double>dob=newStats<Double>(dnums);
doublew=dob.average();
System.out.println("dobaverageis"+w);
//Thiswon'tcompilebecauseStringisnota
//subclassofNumber.
//Stringstrs[]={"1","2","3","4","5"};
//Stats<String>strob=newStats<String>(strs);
//doublex=strob.average();
//System.out.println("strobaverageis"+v);
}
} |
4.使用通配符
| //Example14
classStatsWildCard<TextendsNumber>{
T[]nums;//arrayofNumberorsubclass
//Passtheconstructorareferenceto
//anarrayoftypeNumberorsubclass.
StatsWildCard(T[]o){
nums=o;
}
//Returntypedoubleinallcases.
doubleaverage(){
doublesum=0.0;
for(inti=0;i<nums.length;i++)
sum+=nums[i].doubleValue();
returnsum/nums.length;
}
//Determineiftwoaveragesarethesame.
//Noticetheuseofthewildcard.
booleansameAvg(StatsWildCard<?>ob){
if(average()==ob.average())
returntrue;
returnfalse;
}
}
publicclassGenericsExampleByWildcard{
/**
*@paramargs
*/
publicstaticvoidmain(String[]args){
//TODOAuto-generatedmethodstub
Integerinums[]={1,2,3,4,5};
StatsWildCard<Integer>iob=newStatsWildCard<Integer>(inums);
doublev=iob.average();
System.out.println("iobaverageis"+v);
Doublednums[]={1.1,2.2,3.3,4.4,5.5};
StatsWildCard<Double>dob=newStatsWildCard<Double>(dnums);
doublew=dob.average();
System.out.println("dobaverageis"+w);
Floatfnums[]={1.0F,2.0F,3.0F,4.0F,5.0F};
StatsWildCard<Float>fob=newStatsWildCard<Float>(fnums);
doublex=fob.average();
System.out.println("fobaverageis"+x);
//Seewhicharrayshavesameaverage.
System.out.print("Averagesofiobanddob");
if(iob.sameAvg(dob))
System.out.println("arethesame.");
else
System.out.println("differ.");
System.out.print("Averagesofiobandfob");
if(iob.sameAvg(fob))
System.out.println("arethesame.");
else
System.out.println("differ.");
}
} |
5.使用边界通配符
| //Example15
classTwoD{
intx,y;
TwoD(inta,intb){
x=a;
y=b;
}
}
//Three-dimensionalcoordinates.
classThreeDextendsTwoD{
intz;
ThreeD(inta,intb,intc){
super(a,b);
z=c;
}
}
//Four-dimensionalcoordinates.
classFourDextendsThreeD{
intt;
FourD(inta,intb,intc,intd){
super(a,b,c);
t=d;
}
}
//Thisclassholdsanarrayofcoordinateobjects.
classCoords<TextendsTwoD>{
T[]coords;
Coords(T[]o){coords=o;}
}
//Demonstrateaboundedwildcard.
publicclassBoundedWildcard{
staticvoidshowXY(Coords<?>c){
System.out.println("XYCoordinates:");
for(inti=0;i<c.coords.length;i++)
System.out.println(c.coords[i].x+""+
c.coords[i].y);
System.out.println();
}
staticvoidshowXYZ(Coords<?extendsThreeD>c){
System.out.println("XYZCoordinates:");
for(inti=0;i<c.coords.length;i++)
System.out.println(c.coords[i].x+""+
c.coords[i].y+""+
c.coords[i].z);
System.out.println();
}
staticvoidshowAll(Coords<?extendsFourD>c){
System.out.println("XYZTCoordinates:");
for(inti=0;i<c.coords.length;i++)
System.out.println(c.coords[i].x+""+
c.coords[i].y+""+
c.coords[i].z+""+
c.coords[i].t);
System.out.println();
}
publicstaticvoidmain(Stringargs[]){
TwoDtd[]={
newTwoD(0,0),
newTwoD(7,9),
newTwoD(18,4),
newTwoD(-1,-23)
};
Coords<TwoD>tdlocs=newCoords<TwoD>(td);
System.out.println("Contentsoftdlocs.");
showXY(tdlocs);//OK,isaTwoD
//showXYZ(tdlocs);//Error,notaThreeD
//showAll(tdlocs);//Erorr,notaFourD
//Now,createsomeFourDobjects.
FourDfd[]={
newFourD(1,2,3,4),
newFourD(6,8,14,8),
newFourD(22,9,4,9),
newFourD(3,-2,-23,17)
};
Coords<FourD>fdlocs=newCoords<FourD>(fd);
System.out.println("Contentsoffdlocs.");
//TheseareallOK.
showXY(fdlocs);
showXYZ(fdlocs);
showAll(fdlocs);
}
} |
6.ArrayList的Generics
| //Example16
publicclassArrayListGenericDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args){
ArrayList<String>data=newArrayList<String>();
data.add("hello");
data.add("goodbye");
//data.add(newDate());Thiswon'tcompile!
Iterator<String>it=data.iterator();
while(it.hasNext()){
Strings=it.next();
System.out.println(s);
}
}
} |
7.HashMap的Generics
| //Example17
publicclassHashDemoGeneric{
publicstaticvoidmain(String[]args){
HashMap<Integer,String>map=newHashMap<Integer,String>();
map.put(1,"Ian");
map.put(42,"Scott");
map.put(123,"Somebodyelse");
Stringname=map.get(42);
System.out.println(name);
}
} |
8.接口的Generics
| //Example18
interfaceMinMax<TextendsComparable<T>>{
Tmin();
Tmax();
}
//Now,implementMinMax
classMyClass<TextendsComparable<T>>implementsMinMax<T>{
T[]vals;
MyClass(T[]o){vals=o;}
//Returntheminimumvalueinvals.
publicTmin(){
Tv=vals[0];
for(inti=1;i<vals.length;i++)
if(vals[i].compareTo(v)<0)v=vals[i];
returnv;
}
//Returnthemaximumvalueinvals.
publicTmax(){
Tv=vals[0];
for(inti=1;i<vals.length;i++)
if(vals[i].compareTo(v)>0)v=vals[i];
returnv;
}
}
publicclassGenIFDemo{
publicstaticvoidmain(Stringargs[]){
Integerinums[]={3,6,2,8,6};
Characterchs[]={'b','r','p','w'};
MyClass<Integer>iob=newMyClass<Integer>(inums);
MyClass<Character>cob=newMyClass<Character>(chs);
System.out.println("Maxvalueininums:"+iob.max());
System.out.println("Minvalueininums:"+iob.min());
System.out.println("Maxvalueinchs:"+cob.max());
System.out.println("Minvalueinchs:"+cob.min());
}
} |
9.Exception的Generics
| //Example20
interfaceExecutor<EextendsException>{
voidexecute()throwsE;
}
publicclassGenericExceptionTest{
publicstaticvoidmain(Stringargs[]){
try{
Executor<IOException>e=
newExecutor<IOException>(){
publicvoidexecute()throwsIOException
{
//codeherethatmaythrowan
//IOExceptionorasubtypeof
//IOException
}
};
e.execute();
}catch(IOExceptionioe){
System.out.println("IOException:"+ioe);
ioe.printStackTrace();
}
}
} |
