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Java 范型攻略篇(1)

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在已发布的Java1.4中在核心代码库中增加了许多新的API(如Loging,正则表达式,NIO)等,在最新发布的JDK1.5和即将发布的JDK1.6中也新增了许多API,其中比较有重大意义的就是Generics(范型)。

作者:管斌 来源:IT专家网 2008年5月5日

关键字: 攻略 范型 java

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在已发布的Java1.4中在核心代码库中增加了许多新的API(如Loging,正则表达式,NIO)等,在最新发布的JDK1.5和即将发布的JDK1.6中也新增了许多API,其中比较有重大意义的就是Generics(范型)。

  一.什么是Generics?

  Generics可以称之为参数类型(parameterized types),由编译器来验证从客户端将一种类型传送给某一对象的机制。如Java.util.ArrayList,编译器可以用Generics来保证类型安全。

  在我们深入了解Generics之前,我们先来看一看当前的java 集合框架(Collection)。在j2SE1.4中所有集合的Root Interface是Collection

  Collections example without genericity: Example 1

1 protected void collectionsExample() {
2  ArrayList list = new ArrayList();
3  list.add(new String("test string"));
4  list.add(new Integer(9)); // purposely placed here to create a runtime ClassCastException
5  inspectCollection(list);
6 }
7
8
9 protected void inspectCollection(Collection aCollection) {
10  Iterator i = aCollection.iterator();
11  while (i.hasNext()) {
12   String element = (String) i.next();
13  }
14 }

  以上的样例程序包含的两个方法,collectionExample方法建立了一个简单的集合类型ArrayList,并在ArrayList中增加了一个String和一个Integer对象.而在inspecCollection方法中,我们迭代这个ArrayList用String进行Cast。我们看第二个方法,就出现了一个问题,Collection在内部用的是Object,而我们要取出Collection中的对象时,需要进行Cast,那么开发者必需用实际的类型进行Cast,像这种向下造型,编译器无

  法进行检查,如此一来我们就要冒在代码在运行抛出ClassCastException的危险。我们看inspecCollection方法,编译时没有问题,但在运行时就会抛出ClassCastException异常。所以我们一定要远离这个重大的运行时错误

  二.使用Generics

  从上一章节中的CassCastException这种异常,我们期望在代码编译时就能够捕捉到,下面我们使用范型修改上一章的样例程序。

  //Example 2

1 protected void collectionsExample() {
2  ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
3  list.add(new String("test string"));
4  // list.add(new Integer(9)); this no longer compiles
5  inspectCollection(list);
6 }
7
8
9 protected void inspectCollection(Collection<String> aCollection) {
10  Iterator<String> i = aCollection.iterator();
11  while(i.hasNext()) {
12   String element = i.next();
13  }
14 }

  从上面第2行我们在创建ArrayList时使用了新语法,在JDK1.5中所有的Collection都加入了Generics的声明。例:

  //Example 3

1 public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> {
2  // details omitted...
3  public void add(E element) {
4   // details omitted
5  }
6  public Iterator<E> iterator() {
7   // details omitted
8  }
9 }

  这个E是一个类型变量,并没有对它进行具体类型的定义,它只是在定义ArrayList时的类型占位符,在Example 2中的我们在定义ArrayList的实例时用String绑定在E上,当我们用add(E element)方法向ArrayList中增加对象时, 那么就像下面的写法一样: public void add(String element);因为在ArrayList所有方法都会用String来替代E,无论是方法的参数还是返回值。这时我们在看Example 2中的第四行,编译就会反映出编译错误。

所以在java中增加Generics主要的目的是为了增加类型安全。

  通过上面的简单的例子我们看到使用Generics的好处有:

  •   1.在类型没有变化时,Collection是类型安全的。
  •   2.内在的类型转换优于在外部的人工造型。
  •   3.使Java 接口更加强壮,因为它增加了类型。
  •   4.类型的匹配错误在编译阶段就可以捕捉到,而不是在代码运行时。

  受约束类型变量

  虽然许多Class被设计成Generics,但类型变量可以是受限的

public class C1<T extends Number> { }
public class C2<T extends Person & Comparable> { }

  第一个T变量必须继承Number,第二个T必须继承Person和实现Comparable

  三.Generics 方法

  像Generics类一样,方法和构造函数也可以有类型参数。方法的参数的返回值都可以有类型参数,进行Generics。

  //Example 4

1 public <T extends Comparable> T max(T t1, T t2) {
2  if (t1.compareTo(t2) > 0)
3   return t1;
4  else return t2;
5 }

  这里,max方法的参数类型为单一的T类型,而T类型继承了Comparable,max的参数和返回值都有相同的超类。下面的Example 5显示了max方法的几个约束。

  //Example 5

1 Integer iresult = max(new Integer(100), new Integer(200));
2 String sresult = max("AA", "BB");
3 Number nresult = max(new Integer(100), "AAA"); // does not compile

  在Example 5第1行参数都为Integer,所以返回值也是Integer,注意返回值没有进行造型。

  在Example 5第2行参数都为String,所以返回值也是String,注意返回值没有进行造型。以上都调用了同一个方法。

  在Example 5第3行产生以下编译错误:

Example.java:10: incompatible types
found  : java.lang.Object&java.io.Serializable&java.lang.Comparable<?>
required: java.lang.Number
    Number nresult = max(new Integer(100), "AAA");

  这个错误发生是因为编译器无法确定返回值类型,因为String和Integer都有相同的超类Object,注意就算我们修正了第三行,这行代码在运行仍然会报错,因为比较了不同的对象。

  四.向下兼容

  任何一个新的特色在新的JDK版本中出来后,我们首先关心的是如何于以前编写的代码兼容。也就是说我们编写的Example 1程序不需要任何的改变就可以运行,但是编译器会给出一个"ROW TYPE"的警告。在JDK1.4中编写的代码如何在JVM1.5中完全兼容运行,我们要人工进行一个:Type erasure处理过程

  五.通配符

  //Example 6

List<String> stringList = new ArrayList<String>(); //1
List<Object> objectList = stringList ;//2
objectList .add(new Object()); // 3
String s = stringList .get(0);//4

      乍一看,Example 6是正确的。但stringList本意是存放String类型的ArrayList,而objectList中可以存入任何对象,当在第3行进行处理时,stringList也就无法保证是String类型的ArrayList,此时编译器不允许这样的事出现,所以第3行将无法编译。

//Example 7

void printCollection(Collection<Object> c) 
{ for (Object e : c) { 
System.out.println(e);
}}

Example 7的本意是打印所有Collection的对象,但是正如Example 6所说的,编译会报错,此时就可以用通配符“?”来修改Example 7

//Example 8

void printCollection(Collection<?> c) 
{ for (Object e : c) { 
System.out.println(e);
}}


       Example 8中所有Collection类型就可以方便的打印了

       有界通配符 <T extends Number>(上界) <T super Number>(下界)

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