Java 范型攻略篇(1)

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)