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译者: chengchengji@163.com
目 录
摘要和关键字... 1
1. 介绍... 1
2. 定义简单的泛型... 2
3. 泛型和子类继承... 3
4. 通配符(Wildcards). 4
4.1. 有限制的通配符(Bounded Wildcards). 5
5. 泛型方法... 6
6. 与旧代码交互... 9
6.1. 在泛型代码中使用老代码... 9
6.2. 擦除和翻译(Erasure and Translation). 10
6.3. 在老代码中使用泛型代码... 11
7. 要点(The Fine Print). 12
7.1. 一个泛型类被其所有调用共享... 12
7.2. 转型和instanceof 13
7.3. 数组Arrays. 13
8. Class Literals as Run-time Type Tokens. 14
9. More fun with *. 16
9.1. 通配符匹配(wildcard capture). 18
10. 泛型化老代码... 18
11. 致谢... 20
摘要和关键字
generics、type safe、type parameter(variable)、formal type parameter、actual type parameter、wildcards(?)、unknown type、? extends T、? super T、erasure、translation、cast、instanceof、arrays、Class Literals as Run-time Type Tokens、wildcard capture、multiple bounds(T extends T1& T2 ... & Tn)、covariant returns
JDK1.5中引入了对java语言的多种扩展,泛型(generics)即其中之一。
这个教程的目标是向您介绍java的泛型(generic)。你可能熟悉其他语言的泛型,最著名的是C++的模板(templates)。如果这样,你很快就会看到两者的相似之处和重要差异。如果你不熟悉相似的语法结构,那么更好,你可以从头开始而不需要忘记误解。
Generics允许对类型进行抽象(abstract over types)。最常见的例子是集合类型(Container types),Collection的类树中任意一个即是。
下面是那种典型用法:
List myIntList = new LinkedList();// 1
myIntList.add(new Integer(0));// 2
Integer x = (Integer) myIntList.iterator().next();// 3
第3行的类型转换有些烦人。通常情况下,程序员知道一个特定的list里边放的是什么类型的数据。但是,这个类型转换是必须的(essential)。编译器只能保证iterator返回的是Object类型。为了保证对Integer类型变量赋值的类型安全,必须进行类型转换。
当然,这个类型转换不仅仅带来了混乱,它还可能产生一个运行时错误(run time error),因为程序员可能会犯错。
程序员如何才能明确表示他们的意图,把一个list中的内容限制为一个特定的数据类型呢?这是generics背后的核心思想。这是上面程序片断的一个泛型版本:
List<Integer> myIntList = new LinkedList<Integer>(); // 1
myIntList.add(new Integer(0)); // 2
Integer x = myIntList.iterator().next(); // 3
注意变量myIntList的类型声明。它指定这不是一个任意的List,而是一个Integer的List,写作:List<Integer>。我们说List是一个带一个类型参数的泛型接口(a generic interface that takes a type parameter),本例中,类型参数是Integer。我们在创建这个List对象的时候也指定了一个类型参数。
另一个需要注意的是第3行没了类型转换。
现在,你可能认为我们已经成功地去掉了程序里的混乱。我们用第1行的类型参数取代了第3行的类型转换。然而,这里还有个很大的不同。编译器现在能够在编译时检查程序的正确性。当我们说myIntList被声明为List<Integer>类型,这告诉我们无论何时何地使用myIntList变量,编译器保证其中的元素的正确的类型。与之相反,一个类型转换说明程序员认为在那个代码点上它应该是那种类型。
实际结果是,这可以增加可读性和稳定性(robustness),尤其在大型的程序中。
下面是从java.util包中的List接口和Iterator接口的定义中摘录的片断:
public interface List<E> {
void add(E x);
Iterator<E> iterator();
}
public interface Iterator<E> {
E next();
boolean hasNext();
}
这些都应该是很熟悉的,除了尖括号中的部分,那是接口List和Iterator中的形式类型参数的声明(the declarations of the formal type parameters of the interfaces List and Iterator)。
类型参数在整个类的声明中可用,几乎是所有可是使用其他普通类型的地方(但是有些重要的限制,请参考第7部分)。
(原文:Type parameters can be used throughout the generic declaration, pretty much where you would use ordinary types (though there are some important restrictions; see section 7))
在介绍那一节我们看到了对泛型类型声明List(the generic type declaration List)的调用,如List<Integer>。在这个调用中(通常称作一个参数化类型a parameterized type),所有出现形式类型参数(formal type parameter,这里是E)都被替换成实体类型参数(actual type argument)(这里是Integer)。
你可能想象,List<Integer>代表一个E被全部替换成Integer的版本:
public interface IntegerList {
void add(Integer x)
Iterator<Integer> iterator();
}
这种直觉可能有帮助,但是也可能导致误解。
它有帮助,因为List<Integer>的声明确实有类似这种替换的方法。
它可能导致误解,因为泛型声明绝不会实际的被这样替换。没有代码的多个拷贝,源码中没有、二进制代码中也没有;磁盘中没有,内存中也没有。如果你是一个C++程序员,你会理解这是和C++模板的很大的区别。
一个泛型类型的声明只被编译一次,并且得到一个class文件,就像普通的class或者interface的声明一样。
类型参数就跟在方法或构造函数中普通的参数一样。就像一个方法有形式参数(formal value parameters)来描述它操作的参数的种类一样,一个泛型声明也有形式类型参数(formal type parameters)。当一个方法被调用,实参(actual arguments)替换形参,方法体被执行。当一个泛型声明被调用,实际类型参数(actual type arguments)取代形式类型参数。
一个命名的习惯:我们推荐你用简练的名字作为形式类型参数的名字(如果可能,单个字符)。最好避免小写字母,这使它和其他的普通的形式参数很容易被区分开来。许多容器类型使用E作为其中元素的类型,就像上面举的例子。在后面的例子中还会有一些其他的命名习惯。
让我们测试一下我们对泛型的理解。下面的代码片断合法么?
List<String> ls = new ArrayList<String>(); //1
List<Object> lo = ls; //2
第1行当然合法,但是这个问题的狡猾之处在于第2行。
这产生一个问题:
一个String的List是一个Object的List么?大多数人的直觉是回答:“当然!”。
好,在看下面的几行:
lo.add(new Object()); // 3
String s = ls.get(0); // 4: 试图把Object赋值给String
这里,我们使用lo指向ls。我们通过lo来访问ls,一个String的list。我们可以插入任意对象进去。结果是ls中保存的不再是String。当我们试图从中取出元素的时候,会得到意外的结果。
java编译器当然会阻止这种情况的发生。第2行会导致一个编译错误。
总之,如果Foo是Bar的一个子类型(子类或者子接口),而G是某种泛型声明,那么G<Foo>是G<Bar>的子类型并不成立!!
这可能是你学习泛型中最难理解的部分,因为它和你的直觉相反。
这种直觉的问题在于它假定这个集合不改变。我们的直觉认为这些东西都不可改变。
举例来说,如果一个交通部(DMV)提供一个驾驶员里表给人口普查局,这似乎很合理。我们想,一个List<Driver>是一个List<Person>,假定Driver是Person的子类型。实际上,我们传递的是一个驾驶员注册的拷贝。然而,人口普查局可能往驾驶员list中加入其他人,这破坏了交通部的记录。
为了处理这种情况,考虑一些更灵活的泛型类型很有用。到现在为止我们看到的规则限制比较大。
考虑写一个例程来打印一个集合(Collection)中的所有元素。下面是在老的语言中你可能写的代码:
void printCollection(Collection c) {
Iterator i = c.iterator();
for (int k = 0; k < c.size(); k++) {
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