优先考虑泛型。

来源:互联网 发布:xml json弹幕 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 18:45

        一般来说,将集合声明参数化,以及使用JDK所提供的泛型和泛型方法,这些都不太困难。编写自己的泛型会比较困难一些,但是值得花些时间去学习如何编写。

        考虑下面这个简单的堆栈实现:

// Object-based collection - a prime candidate for generics

public class Stack {

private Object[] elements;

private int size = 0;

private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

public Stack() {

elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];

}

public void push(Object e) {

ensureCapacity();

elements[size++] = e;

}

public Object pop() {

if (size == 0) throw new EmptyStackException();

Object result = element[-- size];

elements[size] = null; // Eliminate obsolete reference

return result;

}

public boolean isEmpty() {

return size == 0;

}

private void ensureCapacity() {

if (elements.length == size ) elements = Arrays.copyOf(elements , 2 * size + 1);

}

}

        这个类是泛型化(generification)的主要备选对象,换句话说,可以适当的强化这个类来利用泛型。根据实际情况来看,必须转换从堆栈里弹出的对象,以及可能在运行时失败的那些转换。将类泛型话的第一个步骤是给他的声明添加一个或者多个类型参数。在这个例子中有一个类型参数,他表示堆栈的元素类型,这个参数的名称通常为E。

        下一步是用相应的类型参数替代所有的Object类型,然后试着编译最终的程序:

// Initial attempt to generify Stack = won't compile!

public class Stack<E> {

private E[] elements;

private int size = 0;

private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

public Stack() {

elements = new E[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];

}

public void push(E e) {

ensureCapacity();

elements[size++] = e;

}

public E pop() {

if (size == 0) throw new EmptyStackException();

E result = element[-- size];

elements[size] = null; // Eliminate obsolete reference

return result;

}

public boolean isEmpty() {

return size == 0;

}

private void ensureCapacity() {

if (elements.length == size ) elements = Arrays.copyOf(elements , 2 * size + 1);

}

}

        通常,你将至少得到一个错误或警告,这个类也不例外。幸运的是,这个类只产生一个错误,如下:

Stack.java:8:generic array creation elements = new E[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];

        我们不能创建不可具体化的(non-reifiable)类型的数组,如E。每当编写用数组支持的泛型时,都会出现这个问题。解决这个问题有两种办法。第一种,直接绕过创建泛型数组的禁令:创建一个Object的数组,并将他转换成泛型数组类型。现在错误是消除了,但是编译器会产生一条警告。这种用法是合法的,但(整体而言)不是类型安全的:

Stack.java:8:warning:[unchecked] unchecked cast

found :Object[],required:E[] elements = (E[]) new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];

        编译器不可能证明你的程序是类型安全的,但是你可以证明。你自己必须确保未受检的转换不会危及到程序的类型安全性。相关的数组(即elements变量)保存在一个私有的域中,永远不会被返回到客户端,或者传给任何其他方法。这个数组中保存的唯一元素,是传给push方法的那些元素,他们的类型为E,因此未受检的转换不会有任何危害。

        一旦你证明了未受检的转换是安全的,就要在尽可能小的范围中禁止警告。在这种情况下构造器只包含未受检的数组创建,因此可以在整个构造器中禁止这条警告。通过增加一条注解来完成禁止,Stack能够正确无误的进行编译,你就可以使用他了,无需显示的转换,也无须担心会出现ClassCastException异常:

// The elements array will contain only E instances from push(E),

// This is sufficient to ensure type safety,but the runtime

// type of the array won't be E[]; it will always be Object[]!

@SuppressWarning("unchecked")

public Static() {

        elements = (E[])new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];

}

        消除Stack中泛型数组创建错误的第二种方法是,将elements域的类型从E[]改为Object[],这么做会得到一条不同的的错误:

Stack.java:19: incompatible types:

found :Object,required:E  result = elements[--size];

        通过把从数组中获取到的元素由Object转换成E,可以将这条错误变成一条警告:

Stack.java:19: warning: [unchecked] unchecked cast

found :Object,required:E result = (E) elements[--size];

        由于E是一个不可具体化(non-reifiable)类型,编译器无法在运行时检验转换。你还是可以自己证实未受检的转换是安全的,因此可以禁止该警告。我们只要在包含未受检转换的任务上禁止警告,而不是在整个pop方法上就可以了,如下:

// Appropriate suppression of unchecked warning

public E pop() {

if (size == 0) throw new EmptyStackException();

// push required elements to be of type E,so cast is correct

@SuppressWarning("unchecked")

E result = (E) element[-- size];

elements[size] = null; // Eliminate obsolete reference

return result;

}

        具体选择这两种方法中的哪一种来处理泛型数组创建错误,则主要看个人偏好了。所有其他的东西都一样,但是禁止数组类型的未受检转换比禁止标量类型(scalar type)的更加危险,所以建议采用第二种方案。但是在比Stack更实际的泛型类中,或许代码汇总会有多个地方需要从数组中读取,因此选择第二种方案需要多次转换成E,而不是只转换成E[],这也是第一种方案之所以更常用的原因。

        下面的程序示范了泛型Stack类的使用。程序以相反的顺序打印出他的命令行参数,并转换成大写字母。如果要在从堆栈中弹出的元素上调用String的toUpperCase方法,并不需要显示的转换,并且会确保自动生成的转换会成功:

// Little program to exercise our generic Stack

public Static void main(String[] args) {

Stack<String> stack = new Stack<String>();

for (String arg : args) stack.push(arg);

while (!stack.isEmpty())  System.out.println(stack.pop().toUpperCase());

}

        实际上并不可宗师或者总想在泛型中使用列表。Java并不是生来就支持列表,因此有些泛型如ArrayList,必须在数组上实现。为了提升性能,其他泛型如HashMap也在数组上实现。

        绝大多数泛型就像我们的Stack示例一样,因为他们的类型参数没有限制:你可以创建Stack<Object>、Stack<int[]>、Stack<List<String>>,或者任何其他对象引用类型的Stack。注意不能创建基本类型的Stack:企图创建Stack<int>或者Stack<double>会产生一个编译时错误。这是Java泛型系统根本的局限性。你可以通过使用基本包装类型(boxed primitive type)来避开这条限制。

         有一些泛型限制了可允许的类型参数值。例如,考虑java.util.concurrent.DelayQueue,其声明如下:

class DelaQueue<E extends Delayed> implements BlockingQueue<E>;

        类型参数列表(<E extends Delayed>) 要求实际的类型参数E必须是java.util.concurrent.Delayed的一个子类型。他允许DelayQueue实现及其客户端在DelayQueue的元素上利用Delayed方法,无需显示的转换,也没有出现ClassCastException的封信啊。类型参数E被称做有限制的类型参数(bounded type parameter)。注意,子类型关系确定了,每个类型都是他自身的子类型,因此创建DelayQueue<Delayed>是合法的。

        总而言之,使用泛型比使用需要在客户端代码中进行转换的类型来的更加安全,也更加容易。在设计新类型的时候,要确保他们不需要这种转换就可以使用。这通常意味着要把类做成反省的。只要时间允许,就把现有的类型都泛型化。这对于这些类型的新用户来说会变得更加轻松,又不会破坏现有的客户端。