《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。