JAVA1.5范型

本文将介绍J2SE 5.0中三个比较重要的特性: 枚举类型, 注释类型, 范型, 并在此基础上介绍在如何在Eclipse 3.1开发环境中开发枚举类型, 注释类型和范型应用。

J2SE 5.0 (Tiger)的发布是Java语言发展史上的一个重要的里程碑, 是迄今为止在 Java 编程方面所取得的最大进步。

J2SE 5.0提供了很多令人激动的特性。这些特性包括范型(generics)的支持, 枚举类型(enumeration)的支持, 元数据(metadata)的支持, 自动拆箱(unboxing)/装箱(autoboxing), 可变个数参数(varargs), 静态导入(static imports), 以及新的线程架构(Thread framework)。

随着J2SE 5.0的推出, 越来越多的集成开发环境(IDE)支持J2SE 5.0的开发。 著名的开源Java IDE Eclipse从3.1M4开始支持J2SE 5.0的开发, 目前最新的版本是3.1RC4。

本系列将介绍J2SE 5.0中三个比较重要的特性: 枚举类型, 注释类型, 范型, 并在此基础上介绍在如何在Eclipse 3.1开发环境中开发枚举类型, 注释类型和范型应用。本文将介绍范型。

3. 范型

3.1范型(Generics)简介
J2SE 5.0中的最显著的变化之一是添加对泛型类型的支持. 在J2SE 1.4 以及之前的版本中, Java程序并不是类型安全的. 例如, Collection framework中定义的List, Map等容器类的元素都是Object类型, 即这个类包含的元素是Object对象. 使用这种方式实现的列表, 可以用来操作整数, 实数, 字符串或者任何对象类型. 例如

清 单3.1.1 类型不安全的代码示例

List stringList = new ArrayList();
stringList.add("abcde");
String str = (String)stringList.get(0);

这种方法实现的列表需要使用强制类型转换 (又称显示造型), 因此不是类型安全的. 在上面这段代码种, 虽然变量名为stringList, 但是我们仍然可以把一个整型对象添加到这个队列中, 例如,

清单3.1.2 类型不安全的代码示例

stringList.add(new Integer(5));

在这种情况下, 从字符列表中获取对象时, 强制类型转换就会导致运行时异常.

清单3.1.3 类型不安全的代码示例

String str = (String)stringList.get(1); //runtime exception

范型是Java迈向类型安全的一个重要步 骤, 使用范型可以构造出类型安全的代码.

3.2声 明范型
所谓范型是指类型参数化(parameterized types). Java是一种强类型的语言, 在J2SE 1.4以及以前的版本中, 我们在定义一个Java类, 接口或者方法的时候, 必须指定变量的类型. 在声明范型类、接口或者函数时, 定义变量的时候不指定某些变量的具体类型, 而是用一个类型参数代替. 在使用这个类, 接口, 或者方法的时候, 这个类型参数由一个具体类型所代替.

3.2.1 范型类

下面的例子中介绍了如何创建一个最简单范型类

清 单3.2.1, 最简单的范型类

public class GenSample<T> {}

类名后面带有<T>表明了这个类是范型 类, 其中T被成为类型参数(type parameter), 在使用范型的时候, 类型参数可以被替换为任何的类类型, 但是不能是原始类型(primitive type), 例如int, double.

下面通过一个列表的例子来具体说明如果声明范型类 和类型参数的用法.

清单3.2.2, 范型列表

public class GenList <T>{
	private T[] elements;	
	private int size = 0;	
	private int length = 0;	
	
	public GenList(int size) {		
		elements = (T[])new Object[size];		
		this.size = size;
	}	
	
	public T get(int i) {
		if (i < length) {			
			return elements[i];	
		}		
		return null;	
	}		
	
	public void add(T e) {		
		if (length < size - 1)			
		elements[length++] = e;	
	}
}

在列表的例子中, 类型参数T被用来表示列表中的元素的类型, 即, 这个列表中的元素是T类型的.

在使用这个列表时, 这个类型参数T会被具体的类型所替代.

注意, 由于T是类型参数不是具体的类, 所以不能使用new操作符创建T的对象,例如new T(), 或者, new T[10].

3.2.2 范型接口

在J2SE 5.0中, 不仅仅可以声明范型类, 也可以声明范型接口, 声明范型接口和声明范型类的语法类似, 也是在接口命称后面加上<T>. 例如,

清单3.2.3, 范型接口

public interface GenInterface<T> {    void func(T t);}

3.2.3声明多个类型 参数的范型类或者接口

在声明范型类的时候, 可是使用多个类型参数. 多个类型参数之间用逗号分开, 例如,

清单3.2.4, 多个类型参数的范型类

public class GenMap<T, V> {}

Eclipse 3.1的类创建向导支持创建范型类, 如下图所示,

图3.2.1 使用类向导创建范型类

使用 Eclipse接口向导创建范型接口

图3.2.2 使用接口向导创建范型接口

3.2.4 范型方法

类型参数(type parameter)不仅仅可以用来声明范型类或者范型接口, 也可以用来声明范型方法, 而且这种声明的范型方法可以用在非范型类中, 声明范型方法的一般格式是

清单 3.2.5 范型方法的一般形式

<type-list> return-type method-name(parameter-list) {}

清 单3.2.6 范型方法示例

public <T> String getString(T obj) {	return obj.toString();}

3.2.5 受限范型

受 限范型是指类型参数的取值范围是受到限制的. extends关键字不仅仅可以用来声明类的继承关系, 也可以用来声明类型参数(type parameter)的受限关系.例如, 我们只需要一个存放数字的列表, 包括整数(Long, Integer, Short), 实数(Double, Float), 不能用来存放其他类型, 例如字符串(String), 也就是说, 要把类型参数T的取值范型限制在Number极其子类中.在这种情况下, 我们就可以使用extends关键字把类型参数(type parameter)限制为数字,

清单3.2.7 受限范型示例

public class Limited<T extends Number> {
	public static void main(String[] args) {
		Limited<Integer> number;   //正确
	
		Limited<String> str;       //编译错误
	
	}
}

在Eclipse 3.1中, 上例中的编译错误信息如下图所示

图3.2.3 由于受限范型导致的编译错误

3.3 在程序中使用范型
3.3.1 在程序中使用范型类

在创建范型类的对象的时候, 和创建普通对象基本类似, 必须提供具体的类类型来替代类型参数T (J2SE 5.0目前不支持原始类型作为类型参数(type parameter)).

清 单3.3.1, 使用范型类

//如果需要整型的列表
GenList<Integer> integerList = new GenList<Integer>();
//如果需要字符型的列表
GenList<String> strList = new GenList<String>();
//不能使用原始类型
GenList<int> nList = new GenList<int>();  //编译错误

3.3.2 使用范型解决类型安全性问题
使用范型实现的列表是类型安全的, 下列破坏类型安全语句会在编译的时候检查出来。 把鼠标放在错误标记上， Eclipse 3.1中的错误提示就会显示，如下图所示：

图3.3.2 破坏类型安全引起的错误

3.3.3 二义性错误

GenMap在声明是使用了2个类型参数T和V, 因此在创建GenMap的对象的时候也需要提供2个具体的类类型来替代这2个类型参数, 例如,

清 单9, 多个参数的范型类

GenMap<Integer, String> gm = new GenMap<Integer, String>();
GenMap<String, String> gm2 = new GenMap<String, String>();

上例中, T和V虽然看起来是两个不同的类型参数, 但是在使用这个范型类的时候, T和V很有可能被替换成同一种类型. 因此在声明多个类型参数的范型类时, 要注意避免这种二义性错误, 例如,

清单10, 二义性错误

public class GenMap<T, V> {    

	//编译错误, 二义性错误    

	public void set(T t){}    

	public void set(V v){}
}

在上面这段代码, 如果T和V被替换成同一种类型, set函数的签名(signature)就是完全一样的, 所以编译器会报告二义性错误. 正确的用法是声明2个不同名的方法, 例如,

清单10, 二义性错误

public class GenMap<T, V> {

	public void setKey(T t){}    

	public void setValue(V v){}
}

图3.3.3 二义性错误

3.3.4 使用通配符

前面我们创建了范型的列表, 如果我需要一个方法来处理范型列表, 例如, 我们希望把列表中的每个元素都打印出来, 但是类型参数(type parameter)只能使用在声明一个范型类的时候, 如果类型参数使用在函数定义里会导致编译错误

public static void print(GenList<T> list){}	//编译错误

在这种情况下, 我们需要用另外一种方法来表示一个范型类, 否则, 就可能需要书写多个print函数

public static void print(GenList<Integer> list){}
public static void print(GenList<Double> list){}
…
public static void print(GenList<String> list){}

J2SE 5.0中提供了范型的通配符"?", "?"可以用来代替任何类型, 例如使用通配符来实现print方法

public static void print(GenList<?> list) {}

3.4. 范型的一些局限型
(1) 类型参数不能实例化, 例如,

T t= new T();   //编译错误

(2) 不能实例化类型参数的数组

T[] ts= new T[10];   //编译错误

(3) 类的静态变量不能声明为类型参数类型

public class GenClass<T> {     private static T t;    //编译错误}

(4) 范型类不能继承自Throwable以及其子类

public GenExpection<T> extends Exception{}    //编译错误

3.5.范型小结
范型是J2SE 5.0所提供的一项强大的功能, 使用范型可以创建类型安全的、可重用的代码, 虽然目前Java的范型还无法和C++的范型相提并论, 但是, 随着Java语言本事的演进, 范型会在Java语言中发挥更大的作用的.