Java深入（高新技术）（六）：泛型

深切怀念传智播客张孝祥老师，特将其代表作——Java并发库视频研读两遍，受益颇丰，记以后阅

l  Jdk 1.5以前的集合类中存在什么问题

       ArrayListcollection = new ArrayList();

       collection.add(1);

       collection.add(1L);

       collection.add("abc");

       int i =(Integer) collection.get(1);//编译要强制类型转换且运行时出错！

l  Jdk 1.5的集合类希望你在定义集合时，明确表示你要向集合中装哪种类型的数据，无法加入指定类型以外的数据

ArrayList<Integer> collection2 = newArrayList<Integer>();

collection2.add(1);

/*collection2.add(1L);

collection2.add(“abc”);*///这两行代码编译时就报告了语法错误

int i2 = collection2.get(0);//不需要再进行类型转换

l  泛型是提供给javac编译器使用的，可以限定集合中的输入类型，让编译器挡住源程序中的非法输入，编译器编译带类型说明的集合时会去除掉“类型”信息，使程序运行效率不受影响，对于参数化的泛型类型，getClass()方法的返回值和原始类型完全一样。由于编译生成的字节码会去掉泛型的类型信息，只要能跳过编译器，就可以往某个泛型集合中加入其它类型的数据，例如，用反射得到集合，再调用其add方法即可。泛型能够把错误从运行时转换到编译时。

欺骗编译器往Integer集合中放String

其实是脱了裤子放屁，你为什么要这么干呢？泛型的目的就是让你只能放一种允许的类型，但是你不这么干，那么出事儿了别怪别人啊。。。

l  没有使用泛型时，只要是对象，不管是什么类型的对象，都可以存储进同一个集合中。使用泛型集合，可以将一个集合中的元素限定为一个特定类型，集合中只能存储同一个类型的对象，这样更安全；并且当从集合获取一个对象时，编译器也可以知道这个对象的类型，不需要对对象进行强制类型转换，这样更方便。

 

引入泛型以后，反射的代码就可以改写成如下形式了，这种情况下创建实例对象时不需要类型转换：

Class<String> clazzString1 = String.class;

Constructor<String> constructor1 =clazzString1.getConstructor(StringBuffer.class);//这里先故意把<String>改成<Object>，看到编译器报错

String str3 = constructor1.newInstance(/*"abc"*/newStringBuffer("abc"));

String str4 = clazzString1.newInstance();

 

可以运用于集合、Class类【Constructor等】、在OA系统中DAO的设计时候使用<>的地方。

 

 

 

l  ArrayList<E>类定义和ArrayList<Integer>类引用中涉及如下术语：

Ø 整个称为ArrayList<E>泛型类型

Ø ArrayList<E>中的E称为类型变量或类型参数

Ø 整个ArrayList<Integer>称为参数化的类型

Ø ArrayList<Integer>中的Integer称为类型参数的实例或实际类型参数

Ø ArrayList<Integer>中的<>念着typeof

Ø ArrayList称为原始类型

l  参数化类型与原始类型的兼容性：

Ø 参数化类型可以引用一个原始类型的对象，编译报告警告，例如，
Collection<String> c = new Vector();//可不可以，不就是编译器一句话的事吗？运行的时候跟泛型就没有关系了

Ø 原始类型可以引用一个参数化类型的对象，编译报告警告，例如，
Collection c = new Vector<String>();//原来的方法接受一个集合参数，新的类型也要能传进去

l  参数化类型不考虑类型参数的继承关系【前后冲突了】：

Ø  Vector<String> v = newVector<Object>(); //错误!///不写<Object>没错，写了就是明知故犯【定义里面明确说明放String，那么使用这里面的元素的时候就限定在这个类型方法和变量，但是你给我可能是其他的，可能就没有那些方法和变量】

Ø  Vector<Object> v = newVector<String>(); //也错误!【不存在继承关系，你说只能放String，但是我指向你之后放入了猪啊狗啊猫啊。。。】

Ø        假设Vector<String> v = newVector<Object>();可以的话，那么以后从v中取出的对象当作String用，而v实际指向的对象中可以加入任意的类型对象；假设Vector<Object> v = newVector<String>();可以的话，那么以后可以向v中加入任意的类型对象，而v实际指向的集合中只能装String类型的对象。

Ø        其实是脱了裤子放屁，你为什么要这么干呢？泛型的目的就是让你只能放一种允许的类型，但是你不这么干，那么出事儿了别怪别人啊。。。泛型就是一种限定，这样就简单，你非要不按套路出牌那没办法不允许。

l  编译器不允许创建泛型变量的数组。即在创建数组实例时，数组的元素不能使用参数化的类型，例如，下面语句有错误：

      Vector<Integer> vectorList[] = newVector<Integer>[10];

l  思考题：下面的代码会报错误吗？

Vector v1 = new Vector<String>();

Vector<Object> v = v1;

不会，编译器不考虑运行时，一行一行地检查。

 

 

 

 

泛型中的？通配符

l  问题：

Ø  定义一个方法，该方法用于打印出任意参数化类型的集合中的所有数据，该方法如何定义呢？

l  错误方式：【就跟上面那个脱了裤子放屁的例子】

public static voidprintCollection(Collection<Object> cols) {

              for(Objectobj:cols) {

                     System.out.println(obj);

              }

              /*cols.add("string");//没错

               cols = new HashSet<Date>();//会报告错误！*/

}

l  正确方式：

public static voidprintCollection(Collection<?> cols) {

              for(Objectobj:cols) {

                     System.out.println(obj);

              }

              //cols.add("string");//错误，因为它不知自己未来匹配就一定是String

              cols.size();//没错，此方法与类型参数没有关系

               cols = new HashSet<Date>();

       }

l  总结：

Ø  使用?通配符可以引用其他各种参数化的类型，?通配符定义的变量主要用作引用，可以调用与参数化无关的方法，不能调用与参数化有关的方法。

 

 

 

 

 

泛型中的？通配符的扩展

l  限定通配符的上边界：

Ø  正确：Vector<? extendsNumber> x = new Vector<Integer>();

Ø  错误：Vector<? extendsNumber> x = new Vector<String>();

l  限定通配符的下边界：

Ø  正确：Vector<? superInteger> x = new Vector<Number>();

Ø  错误：Vector<? superInteger> x = new Vector<Byte>();

l  提示：

Ø  限定通配符总是包括自己。

Ø  ?只能用作引用，不能用它去给其他变量赋值

       Vector<?extends Number> y = new Vector<Integer>();

       Vector<Number>x = y;

       上面的代码错误，原理与Vector<Object> x11 =new Vector<String>();相似，

       只能通过强制类型转换方式来赋值。

 

 

泛型综合举例

HashMap<String,Integer> hm = newHashMap<String,Integer>();

 hm.put("zxx",19);

 hm.put("lis",18);

 

 Set<Map.Entry<String,Integer>> mes= hm.entrySet();

 for(Map.Entry<String,Integer> me : mes) {

   System.out.println(me.getKey()+ ":" + me.getValue());

  }

 

l  对在jsp页面中也经常要对Set或Map集合进行迭代：

<c:forEach items=“${map}” var=“entry”>

       ${entry.key}:${entry.value}

</c:forEach>

 

 

泛型一方面用于限制，一方面就是提取共同特征做成模板。类模板和方法模板。

1.Java中的泛型类型（或者泛型）类似于 C++中的模板。但是这种相似性仅限于表面，Java语言中的泛型基本上完全是在编译器中实现，用于编译器执行类型检查和类型推断，然后生成普通的非泛型的字节码，这种实现技术称为擦除（erasure）（编译器使用泛型类型信息保证类型安全，然后在生成字节码之前将其清除）。这是因为扩展虚拟机指令集来支持泛型被认为是无法接受的，这会为 Java 厂商升级其 JVM造成难以逾越的障碍。所以，java的泛型采用了可以完全在编译器中实现的擦除方法。

l  Java的泛型方法没有C++模板函数功能强大，java中的如下代码无法通过编译：

<T> T add(T x,T y) {

              return(T) (x+y);

              //returnnull;

       }

Ø  用于放置泛型的类型参数的尖括号应出现在方法的其他所有修饰符之后和在方法的返回类型之前，也就是紧邻返回值之前。按照惯例，类型参数通常用单个大写字母表示。

l  交换数组中的两个元素的位置的泛型方法语法定义如下：

static <E> void swap(E[] a, int i, int j) {

       E t =a[i];

       a[i] =a[j];

       a[j] =t;

}//或用一个面试题讲：把一个数组中的元素的顺序颠倒一下

l  只有引用类型才能作为泛型方法的实际参数，swap(newint[3],3,5);语句会报告编译错误。【Object】

l  除了在应用泛型时可以使用extends限定符，在定义泛型时也可以使用extends限定符，例如，Class.getAnnotation()方法的定义。并且可以用&来指定多个边界，如<Vextends Serializable & cloneable> void method(){}

l  普通方法、构造方法和静态方法中都可以使用泛型。

l  也可以用类型变量表示异常，称为参数化的异常，可以用于方法的throws列表中，但是不能用于catch子句中。

private static <T extends Exception> sayHello()throws T

{

try{

 

}catch(Exception e){

   throw (T)e;

}

}

l  在泛型中可以同时有多个类型参数，在定义它们的尖括号中用逗号分，例如：

public static <K,V> V getValue(K key) { returnmap.get(key);}

 

 

 

例子

l  编写一个泛型方法，自动将Object类型的对象转换成其他类型。

1.   publicstatic <T> T autoConvertType(Object obj)

       {

              return(T)obj;

       }

测试代码：

Object xxx = "abc";

String yyy = autoConvertType(xxx);

l  定义一个方法，可以将任意类型的数组中的所有元素填充为相应类型的某个对象。

  public static <T> T[] fill(T[] a,T v) {
        for(int i = 0; i < a.length;i++) a[i] = v;
        return a;
    }

l  采用自定泛型方法的方式打印出任意参数化类型的集合中的所有内容。【代替？】

.   publicstatic <E> void printCollection(Collection<E> cols) {

              for(Eobj:cols) {

                     System.out.println(obj);

              }

}

Ø  在这种情况下，前面的通配符方案要比范型方法更有效，当一个类型变量用来表达两个参数之间或者参数和返回值之间的关系时，即同一个类型变量在方法签名的两处被使用，或者类型变量在方法体代码中也被使用而不是仅在签名的时候使用，才需要使用范型方法。

l  定义一个方法，把任意参数类型的集合中的数据安全地复制到相应类型的数组中。

static <T> void copy(Collection<T> a,T[]b);

 

类型参数的类型推断

l  编译器判断范型方法的实际类型参数的过程称为类型推断，类型推断是相对于知觉推断的，其实现方法是一种非常复杂的过程。

l  根据调用泛型方法时实际传递的参数类型或返回值的类型来推断，具体规则如下：

Ø  当某个类型变量只在整个参数列表中的所有参数和返回值中的一处被应用了，那么根据调用方法时该处的实际应用类型来确定，这很容易凭着感觉推断出来，即直接根据调用方法时传递的参数类型或返回值来决定泛型参数的类型，例如：

        swap(new String[3],3,4)   à    static <E>void swap(E[] a, int i, int j)

Ø  当某个类型变量在整个参数列表中的所有参数和返回值中的多处被应用了，如果调用方法时这多处的实际应用类型都对应同一种类型来确定，这很容易凭着感觉推断出来，例如：

        add(3,5)   à static <T> T add(T a, T b)

Ø  当某个类型变量在整个参数列表中的所有参数和返回值中的多处被应用了，如果调用方法时这多处的实际应用类型对应到了不同的类型，且没有使用返回值，这时候取多个参数中的最大交集类型，例如，下面语句实际对应的类型就是Number了，编译没问题，只是运行时出问题：

        fill(new Integer[3],3.5f)   à static <T> void fill(T[] a, T v)

Ø  当某个类型变量在整个参数列表中的所有参数和返回值中的多处被应用了，如果调用方法时这多处的实际应用类型对应到了不同的类型，并且使用返回值，这时候优先考虑返回值的类型，例如，下面语句实际对应的类型就是Integer了，编译将报告错误，将变量x的类型改为float，对比eclipse报告的错误提示，接着再将变量x类型改为Number，则没有了错误：

        int x =(3,3.5f)   à static <T> T add(T a, T b)

Ø  参数类型的类型推断具有传递性，下面第一种情况推断实际参数类型为Object，编译没有问题，而第二种情况则根据参数化的Vector类实例将类型变量直接确定为String类型，编译将出现问题：

       copy(newInteger[5],new String[5]) à static <T> void copy(T[] a,T[]  b);

       copy(newVector<String>(), new Integer[5])à static <T> voidcopy(Collection<T> a , T[] b);

 

 

 

l  如果类的实例对象中的多处都要用到同一个泛型参数，即这些地方引用的泛型类型要保持同一个实际类型时，这时候就要采用泛型类型的方式进行定义，也就是类级别的泛型，语法格式如下：

       publicclass GenericDao<T> {

              privateT field1;

              publicvoid save(T obj){}

              publicT getById(int id){}

       }

l  类级别的泛型是根据引用该类名时指定的类型信息来参数化类型变量的，例如，如下两种方式都可以：

Ø  GenericDao<String> dao = null;

Ø  new genericDao<String>();

l  注意：

Ø  在对泛型类型进行参数化时，类型参数的实例必须是引用类型，不能是基本类型。

Ø  当一个变量被声明为泛型时，只能被实例变量、方法和内部类调用，而不能被静态变量和静态方法调用。因为静态成员是被所有参数化的类所共享的，所以静态成员不应该有类级别的类型参数。

l  问题：类中只有一个方法需要使用泛型，是使用类级别的泛型，还是使用方法级别的泛型？

l  泛型类：

class GenericDAO<T> {

public  voidsave(T t) {

}

public void delete(int id) {

}

public  voidupdate(T t) {

}

public T findById(int id)

{

return null;

}

public Set<T> findByConditions(Stringconditions) {

return null;

}

}

测试代码：

 GenericDAO<ReflectPoint> dao1 = newGenericDAO<ReflectPoint>();

 dao1.save(newReflectPoint(3,3));

 //dao1.update("abc");

 dao1.update(newReflectPoint(5,3));

 

 GenericDAO<String> dao2 = newGenericDAO<String>();

 dao2.save("abc");

 //dao2.update(new ReflectPoint(3,3));

 dao2.update("xx");

 

 

 

获取泛型参数的类型，直接通过变量时不行的，因为去类型化，但是当他传递给一个方法的时候就可以利用这个方法的反射来获取。

privatestatic void applyGeneric(Vector<String>v){

}

-------------------------------------------------------

Method methodApply = GenericTest.class.getDeclaredMethod("applyGeneric",Vector.class);

Type[] paramTypes =methodApply.getGenericParameterTypes();

类也有参数化类型【详见OA系统】

ParameterizedType param =(ParameterizedType)(paramTypes[0]);

System.out.println(param.getRawType());

System.out.println(param.getActualTypeArguments()[0]);

System.out.println(((Class)param.getRawType()).getName()+ "<"

+ ((Class)param.getActualTypeArguments()[0]).getName()

+ ">");