java泛型详解

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java基础

为什么使用泛型

泛型能使类型转换的错误在编译时被发现，从而增加程序的健壮性。看一个例子

public class Box{  
    private Object object;  
   
    public void set(Object object) {  
            this.object= object;  
       }  
    public Object get() {  
             return object;  
       }  
}

其中set方法可以接受任何java对象作为参数，加入在某个地方使用该类，预期object属性是Integer类型，但是实际set的是String类型，就会抛出一个运行时错误，这个错误在编译阶段无法检测。如：

Box box = new Box();
box.set("abc");
Integer a = (Integer)box.get();//编译不报错，运行时报ClassCastException

使用泛型改造以上代码

public class Box<T>{  
    private T t;  
    public void set(T t) {  
            this.t= t;  
       }  
    public T get() {  
             return t;  
       }  
}

当我们使用这个Box类时会指定T的类型，该类型参数可以是类，接口，数组等，但是不能是基本数据类型。比如：

Box<Integer> box = new Box<Integer>; //指定了类型类型为Integer  
//box.set("abc");  该句在编译时就会报错  
box.set(new Integer(2));  
Integer a = box.get();  //不用转换类型

可以看到，泛型还免除了我们手动进行类型转换。

在引入泛型机制前，要在方法中支持多个数据类型，需要对方法进行重载，在引入泛型后可以更简洁的解决问题，更进一步可以定义多个参数以及返回值之间的关系。例如：

public void write(Integer i, Integer[] ia);  
public void write(Double  d, Double[] da);  
public void write(Long l, Long[] la);

的泛型版本为

public <T> void write(T t,T[] ta);

总体来说，泛型机制能够在定义类、接口、方法时把“类型”作为一个参数，有点类似方法中的形参，如此我们就能通过不同的输入参数来实现方法的重用。不同于形参的是，泛型“参数”的输入是类型。

命名规则

类型参数的命名有一套默认规则，为了提高代码的维护性和可读性，强烈建议遵循这些规则。JDK中随处可见这些命名规则的应用。

E-Element

K-Key

V-Value

N-Number

T-Type

S,U,V etc. - 第二个、第三个、第四个参数

泛型原理简述

java中的泛型是个语法糖，作用发生在编译阶段。在编译过程中，正确检验泛型结果后，会将其擦除，并在对象进入和离开边界处添加类型检查和类型转换的方法。因此，成功编译后的class文件是不包含任何泛型信息的。

可以用一个反射的例子来证明

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
		Class c = list.getClass();
		try {
			Method method = c.getMethod("add", Object.class);
			method.invoke(list, "abc");
			System.out.println(list.get(0));
		} catch (Exception e){
		}

能正确打印出“abc”

泛型类与泛型方法的使用

泛型类的基本写法

class 类名称 <泛型标识：可以随便写任意标识号，标识指定的泛型的类型>{
  private 泛型标识 /*（成员变量类型）*/ var; 
  .....

  }
}

泛型类，是在实例化类的时候指明泛型的具体类型；而泛型方法是在调用方法的使用才指明泛型具体类型

泛型方法基本写法

/**
 * 说明：
 *     1）public 与 返回值中间<T>非常重要，可以理解为声明此方法为泛型方法。
 *     2）只有声明了<T>的方法才是泛型方法，泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。
 *     3）<T>表明该方法将使用泛型类型T，此时才可以在方法中使用泛型类型T。
 *   
 */
public <T> T genericMethod(Class<T> tClass)throws InstantiationException ,
  IllegalAccessException{
        T instance = tClass.newInstance();
        return instance;
}

泛型的上下限和通配符

Integer是Number的子类，那么在Box<Number>作为形参的方法中能不能使用Box<Integer>呢？在上面的Box类中添加方法

public  static void showValue(Box<Number> box){
		System.out.println(box.getObject());
	}

在该类中main方法编写代码

public static void main(String[] args) {
		Box<Integer> box = new Box<Integer>();
		box.setObject(3);
		showValue(box);//出错
	}

看来不行?但是又想只要是泛型具体类型只要是Number子类都能用这个方法要怎么办呢？总不能每个子类写一遍方法把。

这里可以用通配符“？”

将上面静态方法改成

public  static void showValue(Box<? extends Number> box){
		System.out.println(box.getObject());
	}

问题解决，<? extends Number> 代表可以接受Number以及他的子类作为类型参数，这种声明方式称为上限通配符。<? super Number> 代表可以接受Number以及他的父类作为类型参数。称为下限通配符。

？单独使用时称作无限定通配符。通常一下两种情况会使用无限定通配符：

1.编写一个方法，可以使用Object类中提供的功能来实现；

2.代码实现的功能与类型参数无关，比如List.clear()、List.size()等方法，还有经常使用的Class<?>方法，他们实现的功能都与类型参数无关。

通配符可以看做类型参数的实参

泛型使用的几个注意点

（1）不能用基本类型实例化类型参数

例如

class Pair<K,V> {
private K key;
private V value;
public Pair(K key, V value) {
this.key = key;
this.value = value;
}
// ...
}

当创建一个Pair类时，不能用基本类型来替代K，V两个类型参数。

Pair<int,char> p = new Pair<>(8, 'a'); // 编译错误
Pair<Integer,Character> p = new Pair<>(8, 'a'); //正确写法

（2）不可实例化类型参数

例如：

public static <E> void append(List<E> list) {
E elem = new E(); // 编译错误
list.add(elem);
}

但是，我们可以通过反射实例化带有类型参数的对象：

public static <E> void append(List<E> list, Class<E> cls) throws Exception{
E elem = cls.newInstance(); // 正确
list.add(elem);
}
List<String> ls = new ArrayList<>();
append(ls,String.class); //传入类型参数的Class对象

（3）不能在静态字段上使用泛型

通过一个反例来说明：

public class MobileDevice <T> {
private static T os; //假如我们定义了一个带泛型的静态字段
// ...
}
MobileDevice<Smartphone> phone = new MobileDevice<>();
MobileDevice<Pager> pager = new MobileDevice<>();
MobileDevice<TabletPC> pc = new MobileDevice<>();

因为静态变量是类变量，被所有实例共享，此时，静态变量os的真实类型是什么呢？显然不能同时是Smartphone、Pager、TabletPC。

这就是为什么不能在静态字段上使用泛型的原因。

（4）不能对带有参数化类型的类使用cast或instanceof方法

public static<E> void rtti(List<E> list) {
if (list instanceof ArrayList<Integer>){ // 编译错误
// ...
}
}

传给该方法的参数化类型集合为：

S = { ArrayList<Integer>,ArrayList<String> LinkedList<Character>, ... }

运行环境并不会跟踪类型参数，所以分辨不出ArrayList<Integer>与ArrayList<String>，我们能做的至多是使用无限定通配符来验证list是否为ArrayList：

public static void rtti(List<?> list) {
if (list instanceof ArrayList<?>){ // 正确
// ...
}
}

同样，不能将参数转换成一个带参数化类型的对象，除非它的参数化类型为无限定通配符（<?>）：

List<Integer> li = new ArrayList<>();
List<Number> ln = (List<Number>) li; // 编译错误

当然，如果编译器知道参数化类型肯定有效，是允许这种转换的：

List<String> l1 = ...;
ArrayList<String> l2 = (ArrayList<String>)l1; // 允许转变，类型参数没变化

（5）不能创建带有参数化类型的数组

例如：

List<Integer>[] arrayOfLists = new List<Integer>[2]; // 编译错误

下面通过两段代码来解释为什么不行。先来看一个正常的操作：

Object [] strings= new String[2];
string s[0] ="hi"; // 插入正常
string s[1] =100; //报错，因为100不是String类型

同样的操作，如果使用的是泛型数组，就会出问题：

[java] view plain copy

Object[] stringLists = new List<String>[]; // 该句代码实际上会报错，但是我们先假定它可以执行
string Lists[0] =new ArrayList<String>(); // 插入正常
string Lists[1] =new ArrayList<Integer>(); // 该句代码应该报ArrayStoreException的异常，但是运行环境探测不到

（6）不能创建、捕获泛型异常

泛型类不能直接或间接继承Throwable类

[java] view plain copy

class MathException<T> extends Exception { /* ... */ } //编译错误
class QueueFullException<T> extends Throwable { /* ... */} // 编译错误

方法不能捕获泛型异常：

[java] view plain copy

public static<T extends Exception, J> void execute(List<J> jobs) {
try {
for (J job : jobs)
// ...
} catch (T e) { // 编译错误
// ...
}
}

但是，我们可以在throw子句中使用类型参数：

[java] view plain copy

class Parser<T extends Exception> {
public void parse(File file) throws T{ // 正确
// ...
}
}

（7）不能重载经过类型擦除后形参转化为相同原始类型的方法

先来看一段代码：

[java] view plain copy

List<String> l1 = new ArrayList<String>();
List<Integer> l2 = new ArrayList<Integer>();
System.out.println(l1.getClass()== l2.getClass());

打印结果可能与我们猜测的不一样，打印出的是true，而非false，因为一个泛型类的所有实例在运行时具有相同的运行时类(class)，而不管他们的实际类型参数。

事实上，泛型之所以叫泛型，就是因为它对所有其可能的类型参数，有同样的行为；同样的类可以被当作许多不同的类型。

认识到了这一点，再来看下面的例子：

[java] view plain copy

public class Example {
public void print(Set<String> strSet){ } //编译错误
public void print(Set<Integer> intSet) { } //编译错误
}

因为Set<String>与Set<Integer>本质上属于同一个运行时类，在经过类型擦出以后，上面的两个方法会共享一个方法签名，相当于一个方法，所以重载出错。

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java中System.getProperty与System.getenv ... | springmvc对静态资源的访问

2017-12-13 15:25
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