Java泛型理解與總結(jié)

剛學(xué)java那會對泛型總是覺得有點云里霧里,工作一段時間后,再回顧泛型算是能搞明白了。
1.泛型的種類
<E> 類型泛型 -為某個具體類型E
<? extends E> - 為E及其子類型
<? super E> - 為E及其父類型
<?> - 為任何類型
2.簡單的使用說明
針對最常用的集合來講。假設(shè)有一顆繼承樹 Object <- Food <- Apple & Cookie
method1(List<Food> list)
method2(List<? extends Food> list)
method3(List<? super Foods> list)
method4(List<?> list)

2.1
??method1(List<Food> list)只能接收List<Food>,不能接受List<Apple>,也不能接受List<Object>,list參數(shù)在方法體中可以get/set Food類型元素。
??這很好理解,在編寫method1的代碼時,使用的list中都是Food類型元素,list.add(aCookie)是合法的,如果能傳入一個List<Apple>,那么代碼將可以把Cookie放入這個Apple List。如果能傳入一個List<Object>, 那么對list中的元素調(diào)用Food的方法肯定是錯誤的。
2.2
??method2(List<? extends Food> list)能接受List<Food>、List<Apple>,不能接受List<Object>,list參數(shù)在方法體中能get Food類型元素,不能set任何元素,除了null。
??list不能set這是因為method2能接收Food及其子類集合,并且在代碼塊中,list被當(dāng)作List<Food>使用(這是因為在寫代碼的時候并不知道傳入的到底是List<Apple>還是List<Cookie>)。如果傳入的參數(shù)是List<Apple>,那么向其中存放Cookie顯然是錯誤的。
2.3
??method3(List<? super Food> list)能接收List<Food>、List<Object>,不能接受List<Apple>,list參數(shù)在方法體中能set Food及其子類和null,不能set 父類元素,get只能返回Object類型。
??在方法調(diào)用之前是不知道會傳入List<Food>還是List<Object>,如果傳入的是List<Food>,那么向其中存放Apple、Cookie、Food顯然都是可以的,但存放Object卻是不行的。同樣,如果傳入的是List<Object>,那么就只能取出Object元素。為了保證運(yùn)行期間的安全,泛型在編譯期做了很多限制,取兩種情況下安全性的交集,以保證運(yùn)行的絕對安全。
2.4
??method4(List<?> list)能接受所有泛型集合,但不能set任何非null元素,只能get Object類型對象。
??這個也很好理解,在編寫方法的時候(編譯期)并不知道傳入的集合泛型,自然不能存放元素。例如:

List<Food> foods = new ArrayList<>();
method4(foods);
Food food = foods.get(0);

如果method4把一個Object元素存入foods,那么在get時就會出現(xiàn)強(qiáng)轉(zhuǎn)異常。
2.5
??可以這樣理解,原生態(tài)類型(List)是為了兼容舊的代碼作出的保留,在新的代碼中,原生態(tài)類型應(yīng)該被禁用。不允許使用原生態(tài)類型,而參數(shù)化類型(List<Food>)限制又很多,就需要通配符?來應(yīng)對不同的使用情況。例如計算List的size,ListUtil.size(list),要能接收所有l(wèi)ist對象,這時候就使用List<?>。
??之所以要使用泛型,更多的是保證代碼的健壯性。即保證編寫的方法在任何情況下不會出現(xiàn)非預(yù)期的異常,以及將更多的異常發(fā)現(xiàn)在早期(編譯期)。例如你是用<? extends E>設(shè)計一個方法時,能保證調(diào)用的人傳入的參數(shù)是符合預(yù)期的,而實現(xiàn)方法的人也知道不能在這個list中存放元素。如果用原生態(tài)類型,那就需要復(fù)雜的校驗,多余的注解來告訴調(diào)用和編寫代碼的人,并且這多數(shù)情況下還是低效和沒用的。
??這有點像Kotlin的NullPointException處理,增加了代碼的編寫規(guī)則,但讓異常能暴露在早期。
3.泛型和數(shù)組
【泛型不能new數(shù)組】記住這條就好,除了<?>,new ArrayList<?>[]可以,但是這種不能正常set、get所以沒什么意義。
??數(shù)組是協(xié)變得,而泛型不是協(xié)變得。意味著Object[]是Food[]的父類,而List<Object>則不是List<Food>的父類。數(shù)組存在這種情況:

E[] es = new E[1];
Object[] os = es;
os[0] = "error";
E e = es[0];

泛型設(shè)計用來避免強(qiáng)轉(zhuǎn)異常,出現(xiàn)這種操作顯然是違背設(shè)計初衷的,所以就直接禁止了,以保證泛型的安全性。但是泛型數(shù)組變量是可以聲明的:

E[] es = (E[]) (new Object[2])

但這會有warning,最好還是用集合代替數(shù)組。有一種隱藏的情況是使用可變參數(shù)方法,因為可變參數(shù)底層也是創(chuàng)建一個數(shù)組來接收參數(shù),所以不能在可變參數(shù)方法中使用泛型。
4.泛型和Class
4.1
??泛型不能使用.class,不能使用instanceof(<?>例外,等同于原生類型,所以也沒什么必要)。
String[].class √
List.class √
List<E>.class ×
List<?>.class ×
List<String>.class ×
T.class ×
??
4.2
??參數(shù)化的類型不能用于強(qiáng)轉(zhuǎn),而形式參數(shù)類型可以用于強(qiáng)轉(zhuǎn),但是會有warning。
(List<String>) myList ×
(List<T>) myList √
(T) myObj √
4.3
??通過反射獲得子類指定的泛型。

public class HelloS {
    public static void main(String[] args) {
        HelloS.Person person = new HelloS().getPerson();
        person.sayType();
    }

    public Person getPerson() {
        Person person = new Person();
        return person;
    }

    class Base<T> {

        public void sayType() {
            Class c = this.getClass();   //這里是Person.class
            Type t = c.getGenericSuperclass();
            if (t instanceof ParameterizedType) {
                Type[] p = ((ParameterizedType) t).getActualTypeArguments();
                Class typeClass = (Class) p[0]; //因為只有一個泛型,所以是0
                System.out.println(typeClass.getName());
            }
        }
    }

    class Person extends Base<String> {

    }
}

注意這里在Person類實現(xiàn)的時候就指定了Base<String>,所以能獲得。而ArrayList那種,在運(yùn)行時新建的時候才指定的類型參數(shù)不能這樣獲得new ArrayList<String>()。因為泛型在運(yùn)行時已經(jīng)擦除了。這里獲得的泛型,是因為Person這個類的文件中有extends Base<String>的信息,所以才能通過Person的Class對象獲得。
4.4
??Class#asSubclass(List.class)
將某個class對象的泛型類型轉(zhuǎn)換成另一種泛型類型的<? extends T>形式。如果轉(zhuǎn)換失敗則報cast異常。

List<String> list = new ArrayList<>();  
Class listclass = list.getClass();
Class<? extends ArrayList> arrlistclass = listclass.asSubclass(ArrayList.class);

5.泛型和類
見4.3

6.泛型和方法
6.1 泛型聲明位于方法的修飾符和返回值類型之間

public static <E> void method1(List<E> list);

6.2 通配符類型不能作為方法聲明泛型

 public static <E> E method1(List<E> list); //正確
 public static <E> void method2(List<E> list); //正確
 public static <?> void method3(List<?> list); //錯誤

6.3 類型推導(dǎo)與顯示指定
方法的類型參數(shù)很多時候都通過類型推導(dǎo)直接獲得,但是在類型推導(dǎo)不好用的時候,也可以通過顯示指定的方式指定方法的泛型。

public static <E> E method1();
String result = method1();  //這里調(diào)用method1()的時候,并沒有指定method1()的<E>,而是通過前面的引用推導(dǎo)出來<E>為<String>。

特殊情況:

public static <E> Set<E> union(Set<? extends E> s1, Set<? extends E> s2);
Set<Number> numbers = union(new HashSet<Integer>(), new HashSet<Long>()); //報錯
Set<Number> numbers = <Number>union(~);//正確

6.4 PECS設(shè)計準(zhǔn)則
【如果參數(shù)化類型表示一個T的生產(chǎn)者,就使用<? extend T>; 如果參數(shù)化類型表示一個T的消費者,就使用<? super T>; 如果既是生產(chǎn)者又是消費者,就使用<T>】。
例如List:

method(List<? extend T> supplier, Funcation<T> func);
method(List<? super T> consumer, Funcation<T> func);

生產(chǎn)者要提供T,List<? super T> 只能獲得Object類型元素;
消費者要接收T,List<? extend T> 只能存放null。
這里僅是List,PECS適用于任何消費者/生產(chǎn)者的泛型設(shè)計。

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