了解泛型

 

   泛型不是协变的
    协变:
    Java 语言中的数组是协变的(covariant),也就是说,
    如果  Integer  扩展了  Number (事 实也是如此),那么不仅  Integer  是  Number ,而且  Integer[]  也是  Number[] ,在要求 Number[]  的地方完全可以传递或者赋予  Integer[]
    (更 正式地说,如果  Number  是  Integer  的超类型,那么  Number[]  也是  Integer[]  的超类型)
    
    但是, 泛型并不是协变的。   如果,List<Number> 是List<Integer> 的超类型,但是,如果需要List<Integer>的时候, 并不容许传递List<Number>,它们并不等价。
    不允许的理由很简单,这样会破坏要提供的类型安全泛型. 如下代码:
        
public static void main(String[] args) {
    List<Integer> list=new ArrayList<Integer>();
    List<Number> list2=list; //编译错误.
    list2.add(new Float(19.0f));
}

    其他协变问题
     数组能够协变而泛型不能协变的另外一个问题是:不能实例化泛型类型的数组: (new List<String>[3]是不合法的 ),除非类型参数是一个未绑定类型的通配符(new List<?>[3]是合法的 ).


     延迟构造
     因为可以擦除功能,所以List<Integer>和List<String>是同一个类,编译器在编译List<V>的时候,只生成一个类。
     所以,运行时,不能区分List<Integer>和List<String>(实际上,运行时都是List,类型被擦除了),用泛型类型参数标识类型的变量的构造就成了问题。运行时缺乏类型信息,这给泛型容器类和希望创建保护性副本的泛型类提出了难题。
    比如泛型类Foo:
    
class Foo<T>{
    public void dosomething(T param){
          T copy=new T(param);//语法错误.
    }
}
      因为编译的时候,还不知道要构造T的具体类型,所以也无法调用T的构造函数。
    那么,我们是否可以使用克隆来构建呢?
class Foo<T extends Cloneable>{
public void dosomething(T param){
    //编译错误,
    T copy=(T)param.clone();
}
}
     为什么会报错呢?   因为clone()在Object类中是受保护的。

    所以,不能复制在编译时根本不知道是什么类的类型引用。


     构造通配符引用
     那么使用通配符类型怎么样呢? 假设要创建类型为Set<?>的参数的保护性副本。 我们来看看:
    
class Foo{
public void doSomething(Set<?> set){
    //编译出错,你不能用通配符类型的参数调用泛型构造函数
    Set<?> copy=new HashSet<?>(set);
}
}

    但是下面的方法可以实现:
    
class Foo{
public void doSomething(Set<?> set){
    Set<?> copy=new HashSet<Object>(set);
}
}

     构造数组
     对于我们常用的ArrayList<V> ,我们需要来探讨一下它的内部实现机制:
    假设它内部管理着一个V数组,那么我们希望能在ArrayList<V>的构造函数中来初始化这个数组:
    
class ArrayList<V>{
V[] content;
private static final int DEFAULT_SIZE=10;
public ArrayList() {
        //编译错误。
        content=new V[DEFAULT_SIZE];
}
}
    但这段代码不能工作,不能实例化用类型参数表示的类型数组。因为编译器不知道V到底是代表什么类型,所以不能实例化V数组。


    Java库中的 Collections提供了一种思路,用于实现,但是非常别扭(设置连Collections的作者都这样说过.) 在Collections类编译时,会产生警告:
class ArrayList<V> {
    private V[] backingArray;
    public ArrayList() {
    backingArray = (V[]) new Object[DEFAULT_SIZE];
    }
}


    因为泛型是通过擦除实现的, backingArray  的类型实际上就是  Object[] ,因为  Object  代替了  V
    这意味着:实际上这个类期望 backingArray  是一个 Object  数组,但是编译器要进行额外的类型检查,以确保它包含 V  类型的对象。所以这种方法很奏效,但是非常别扭,因此不值得效仿
    另外有一种方法是:  
        声明backingArray为Object数组,并在使用它的各个地方,强转成V[]


    其他方法
    

    最好的方法是: 向构造方法中,传入类对象,这样,在运行时,就可以知道T的值了。不采用这种方法的原因是,它无法与之前版本的Collections框架相兼容。

   比如:
 
public class ArrayList<V> implements List<V> {
private V[] backingArray;
private Class<V> elementType;
public ArrayList(Class<V> elementType) {
this.elementType = elementType;
backingArray = (V[]) Array.newInstance(elementType, DEFAULT_LENGTH);
}
}

    但是,这里还是有地方不是很妥当:  
    调用  Array.newInstance()  时会引起未经检查的类型转换。为什么呢?同样是由于向后兼容性。 Array.newInstance()  的签名是:
public static Object newInstance(Class<?> componentType, int length) 

    而不是类型安全的:

public static<T> T[] newInstance(Class<T> componentType, int length) 


 为何  Array  用这种方式进行泛化呢?同样是为了保持向后兼容。要创建基本类型的数组,如  int[] , 可以使用适当的包装器类中的  TYPE  字段调用  Array.newInstance() (对于  int ,可以传递  Integer.TYPE  作为类文字)。用 Class<T>  参数而不是  Class<?>  泛化  Array.newInstance() ,对 于引用类型有更好的类型安全,但是就不能使用  Array.newInstance()  创建基本类型数组的实例了。也许将来会为引用类型提供新的  newInstance()  版本,这样就两者兼顾了。

在这里可以看到一种模式 —— 与泛型有关的很多问题或者折衷并非来自泛型本身,而是保持和已有代码兼容的要求带来的副作用。

    

     擦除的实现
     因为泛型基本上都是在JAVA编译器中而不是运行库中实现的,所以在生成字节码的时候,差不多所有关于泛型类型的类型信息都被“擦除”了, 换句话说,编译器生成的代码与手工编写的不用泛型、检查程序类型安全后进行强制类型转换所得到的代码基本相同。与C++不同,List<Integer>和List<Number>是同一个类(虽然是不同的类型,但是都是List<?>的子类型。)
    擦除意味着,一个类不能同时实现 Comparable<String>和Comparable<Number>,因为事实上,两者都在同一个接口中,指定同一个compareTo()方法。


    擦除也造成了上述问题,即不能创建泛型类型的对象,因为编译器不知道要调用什么构造函数。 如果泛型类需要构造用泛型类型参数来指定类型的对象,那么构造函数应该传入类对象,并将它们保存起来,以便通过反射来创建实例。

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