Java泛型再学习

泛型引入java语言已经有很长一段时间了，在JDK5出来的时候也非常认真地学习过，不过学习的资料都是网上泛滥并且重复的教程。这几天下了《The Java Programming Language》的第4版，准备把jdk5引入的新东西再重新系统地学习一次，同时再次回顾下java基础。今天记录下学习泛型那一章的注意点。
一、泛型类型的声明
1.需要着重注意的一点，比如声明类Cell<E>：

package net.rubyeye.javaprogramming.generic;

public class Cell<E> {
    private Cell<E> next;

    private E element;

    public Cell(E element) {
        this.element = element;
    }

    public Cell(E element, Cell<E> next) {
        this.next = next;
        this.element = element;
    }

    public E getElement() {
        return element;
    }

    public void setElement(E element) {
        this.element = element;
    }

    public Cell<E> getNext() {
        return next;
    }

    public void setNext(Cell<E> next) {
        this.next = next;
    }

}

然后如此使用：

Cell<String> strCell = new Cell<String>("Hello");
Cell<Integer> intCell = new Cell<Integer>(25);

那么Cell<String>和Cell<Integer>是两个类吗？不，他们是同一个类，通过下面的实验证明：

assertTrue(strCell.getClass() == intCell.getClass()));

java泛型的实现采用的“擦拭法”，Cell<E>仍然是一个类，无论E被任何具体的类型所替代。 

2.泛型的类型参数不能用于static变量、static方法和static初始化，比如下面的使用方式都不能编译通过：

public class Cell<E> {
    private static Cell<E> next;
    
    private static void test(E e){
        
    }
    

同样，静态方法是与类相关联的，调用也只能通过类，假设Cell有一个静态方法test，怎么调用才是正确的呢?

Cell<E>.test();  //编译错误
Cell<String>.test();  //同样编译错误
Cell.test();  //正确的方式

类似的，泛型的类型参数不能用于声明数组类型,比如下面的代码同样无法编译通过：

class SingleLinkQueue<E> {
    // ...
    public E[] toArray() {
    //...
    }
}

3.类型参数可以继承其他的类和接口，如果有多个接口可以用&符号连接，通过extend参数限制了类型参数的范围，比如：

interface SortedCharSeqCollection<E extends Comparable<E>
                                  & CharSequence> {
    // ... sorted char sequence collection methods ...
}

SortedCharSeqCollection的类型参数E强制继承自Comparable和CharSequence接口，也就是替代的具体的类型参数必须实现这两个接口，从而限制了类型参数（type parameter)。

4.比较有趣的内部类的泛型，对于静态内部类的类型参数可以与外部类的类型参数名不一样，静态内部类的类型参数与外部类的类型参数其实没有一点关系，比如：

class SingleLinkQueue<E> {
    static class Cell<E> {
        private Cell<E> next;
        private E element;
        public Cell(E element) {
            this.element = element;
        }
        public Cell(E element, Cell<E> next) {
            this.element = element;
            this.next = next;
        }
        public E getElement() {
            return element;
        }
        /* ... rest of Cell methods as before ... */
    }

    protected Cell<E> head;
    protected Cell<E> tail;

    /* ... rest of SingleLinkQueue methods as before ... */
}

Cell<E>类的声明和SingleLinkQueue<E> 两个类中的E仅仅是名称相同，他们之间的关联是通过head和tail的声明才关联在一起，你可以将Cell<E>中的E改成F也没关系，比如：

package net.rubyeye.javaprogramming.generic;

class AnotherSingleLinkQueue<E> {
    static class Cell<F> {
        private Cell<F> next;

        private F element;

        public Cell(F element) {
            this.element = element;
        }

        public Cell(F element, Cell<F> next) {
            this.element = element;
            this.next = next;
        }

        public F getElement() {
            return element;
        }
        /* ... rest of Cell methods as before ... */
    }

    protected Cell<E> head;

    protected Cell<E> tail;

    /* ... rest of SingleLinkQueue methods as before ... */
}

而一般的内部类就不一样了，内部类可以直接使用外部类的类型参数甚至隐藏。

二、子类型与通配符
今天读了第2节，泛型的使用比我原先所知的更为复杂，java语法本来以简洁优美著称，随着java5,java7的到来，语法是越来越复杂，甚至可以说丑陋!-_-

    要知道一点，比如List<Integer>不是List<Number>的子类，而是Collection<Integer>的子类。因为List<Integer>和List<Number>的类型是一样的，都是List。那么如何表示参数化类型是Number的子类呢？这就需要用到通配符：

List<? extends Number>

表示类型变量是Number或者Number的子类。这个就是所谓的上界通配符，同样，如果要表示类型变量是Number或者Number的super type，可以使用下界通配符：

List<? super Number>

而通配符List<?>等价于：

List<? extends Object>

    通配符只能用于变量、局部变量、参数类型和返回类型，不能用于命名类和接口。比如下面的代码将不能编译通过：

class MyList implements List<?>{
   //...
}

    通配符有另一个问题：因为通配符代表的是未知的类型，你不能在任何需要类型信息的地方使用它。比如下面的代码同样无法编译通过：

SingleLinkQueue<?> strings =
    new SingleLinkQueue<String>();
strings.add("Hello");               // INVALID: 无法编译

SingleLinkQueue<? extends Number> numbers =
    new SingleLinkQueue<Number>();
numbers.add(Integer.valueOf(25));   // INVALID: 无法编译

三、泛型方法和类型推断
    如果我们想参数化方法的参数和返回值的类型，这就引出了泛型方法的声明，声明一个泛型方法的方式如下：

<T> T passThrough(T obj) {
    return obj;
}

这个方法限制传入的参数的类型与返回的参数类型将一致，可以看到，在方法签名前加上<T>即可。我们可以这样调用这个方法：

String s1 = "Hello";
String s2 = this.<String>passThrough(s1);

这样的调用是不是比较奇怪？幸好提供了类型推断，根据参数的类型来自动判断方法的类型（比如返回值类型），因此可以直接调用：

String s1 = "Hello";
String s2 = this.passThrough(s1);

    如果方法有两个类型变量，类型推断将怎么处理呢？比如：

<T> T passThrough(T obj1,T obj2) {
        return (T)(obj1.toString()+obj2.toString());
    }

然后我们传入两个参数，一个String，一个int，那么返回什么呢？

String s1="test";
String s3=this.passThrough(s1, 1);  //编译出错

类型推断是比较复杂的，这里将返回的将是Object类型，是传入的参数类型的交集