咨询热线 ：
028-86922220
×
01
关于我们

公司简介

发展历程

02
服务项目

高端网站建设

微信开发

APP开发

网络营销服务

电商网站定制

生物医药网站建设

外贸网站建设

教育培训网站建设

03
小程序开发

小程序开发

功能应用

客户案例

04
案例展示

网站建设案例

小程序案例

电商平台案例

APP案例

系统平台案例

05
建站动态

网站建设

网站设计

常见问题

小程序

06
联系我们

公司地址

人才招聘

地址：成都市太升南路288号锦天国际A幢1002号

电话：028-86922220

028-86922220

重庆分公司，新征程启航

为企业提供网站建设、域名注册、服务器等服务

重新理解Java泛型

这篇文章的目的在于介绍Java泛型，使大家对Java泛型的各个方面有一个最终的，清晰的，准确的理解，同时也为下一篇《重新理解Java反射》打下基础。

创新互联建站专注于企业营销型网站建设、网站重做改版、宿迁网站定制设计、自适应品牌网站建设、HTML5、成都商城网站开发、集团公司官网建设、成都外贸网站建设、高端网站制作、响应式网页设计等建站业务，价格优惠性价比高，为宿迁等各大城市提供网站开发制作服务。

简介

泛型是Java中一个非常重要的知识点，在Java集合类框架中泛型被广泛应用。本文我们将从零开始来看一下Java泛型的设计，将会涉及到通配符处理，以及让人苦恼的类型擦除。

泛型基础

泛型类

我们首先定义一个简单的Box类：

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

这是最常见的做法，这样做的一个坏处是Box里面现在只能装入String类型的元素，今后如果我们需要装入Integer等其他类型的元素，还必须要另外重写一个Box，代码得不到复用，使用泛型可以很好的解决这个问题。

public class Box {
 // T stands for "Type"
 private T t;
 public void set(T t) { this.t = t; }
 public T get() { return t; }
}

这样我们的Box类便可以得到复用，我们可以将T替换成任何我们想要的类型：

Box integerBox = new Box();
Box doubleBox = new Box();
Box stringBox = new Box();

泛型方法

看完了泛型类，接下来我们来了解一下泛型方法。声明一个泛型方法很简单，只要在返回类型前面加上一个类似的形式就行了：

public class Util {
 public static  boolean compare(Pair p1, Pair p2) {
  return p1.getKey().equals(p2.getKey()) &&
    p1.getValue().equals(p2.getValue());
 }
}
public class Pair {
 private K key;
 private V value;
 public Pair(K key, V value) {
  this.key = key;
  this.value = value;
 }
 public void setKey(K key) { this.key = key; }
 public void setValue(V value) { this.value = value; }
 public K getKey() { return key; }
 public V getValue() { return value; }
}

我们可以像下面这样去调用泛型方法：

Pair p1 = new Pair<>(1, "apple");
Pair p2 = new Pair<>(2, "pear");
boolean same = Util.compare(p1, p2);

或者在Java1.7/1.8利用type inference，让Java自动推导出相应的类型参数：

Pair p1 = new Pair<>(1, "apple");
Pair p2 = new Pair<>(2, "pear");
boolean same = Util.compare(p1, p2);

边界符

现在我们要实现这样一个功能，查找一个泛型数组中大于某个特定元素的个数，我们可以这样实现：

public static  int countGreaterThan(T[] anArray, T elem) {
 int count = 0;
 for (T e : anArray)
  if (e > elem) // compiler error
   ++count;
 return count;
}

但是这样很明显是错误的，因为除了short, int, double, long, float, byte, char等原始类型，其他的类并不一定能使用操作符>，所以编译器报错，那怎么解决这个问题呢？答案是使用边界符。

public interface Comparable {
 public int compareTo(T o);
}

做一个类似于下面这样的声明，这样就等于告诉编译器类型参数T代表的都是实现了Comparable接口的类，这样等于告诉编译器它们都至少实现了compareTo方法。

public static > int countGreaterThan(T[] anArray, T elem) {
 int count = 0;
 for (T e : anArray)
  if (e.compareTo(elem) > 0)
   ++count;
 return count;
}

通配符

在了解通配符之前，我们首先必须要澄清一个概念，还是借用我们上面定义的Box类，假设我们添加一个这样的方法：

public void boxTest(Box n) { /* ... */ }

那么现在Box n允许接受什么类型的参数？我们是否能够传入Box或者Box呢？答案是否定的，虽然Integer和Double是Number的子类，但是在泛型中Box或者Box与Box之间并没有任何的关系。这一点非常重要，接下来我们通过一个完整的例子来加深一下理解。

首先我们先定义几个简单的类，下面我们将用到它：

class Fruit {}
class Apple extends Fruit {}
class Orange extends Fruit {}

下面这个例子中，我们创建了一个泛型类Reader，然后在f1()中当我们尝试Fruit f = fruitReader.readExact(apples);编译器会报错，因为List与List之间并没有任何的关系。

public class GenericReading {
 static List apples = Arrays.asList(new Apple());
 static List fruit = Arrays.asList(new Fruit());
 static class Reader {
  T readExact(List list) {
   return list.get(0);
  }
 }
 static void f1() {
  Reader fruitReader = new Reader();
  // Errors: List cannot be applied to List.
  // Fruit f = fruitReader.readExact(apples);
 }
 public static void main(String[] args) {
  f1();
 }
}

但是按照我们通常的思维习惯，Apple和Fruit之间肯定是存在联系，然而编译器却无法识别，那怎么在泛型代码中解决这个问题呢？我们可以通过使用通配符来解决这个问题：

static class CovariantReader {
 T readCovariant(List<? extends T> list) {
  return list.get(0);
 }
}
static void f2() {
 CovariantReader fruitReader = new CovariantReader();
 Fruit f = fruitReader.readCovariant(fruit);
 Fruit a = fruitReader.readCovariant(apples);
}
public static void main(String[] args) {
 f2();
}

这样就相当与告诉编译器， fruitReader的readCovariant方法接受的参数只要是满足Fruit的子类就行(包括Fruit自身)，这样子类和父类之间的关系也就关联上了。

PECS原则

上面我们看到了类似<? extends T>的用法，利用它我们可以从list里面get元素，那么我们可不可以往list里面add元素呢？我们来尝试一下：

public class GenericsAndCovariance {
 public static void main(String[] args) {
  // Wildcards allow covariance:
  List<? extends Fruit> flist = new ArrayList();
  // Compile Error: can't add any type of object:
  // flist.add(new Apple())
  // flist.add(new Orange())
  // flist.add(new Fruit())
  // flist.add(new Object())
  flist.add(null); // Legal but uninteresting
  // We Know that it returns at least Fruit:
  Fruit f = flist.get(0);
 }
}

答案是否定，Java编译器不允许我们这样做，为什么呢？对于这个问题我们不妨从编译器的角度去考虑。因为List<? extends Fruit> flist它自身可以有多种含义：

List<? extends Fruit> flist = new ArrayList();
List<? extends Fruit> flist = new ArrayList();
List<? extends Fruit> flist = new ArrayList();
  • 当我们尝试add一个Apple的时候，flist可能指向new ArrayList();
  • 当我们尝试add一个Orange的时候，flist可能指向new ArrayList();
  • 当我们尝试add一个Fruit的时候，这个Fruit可以是任何类型的Fruit，而flist可能只想某种特定类型的Fruit，编译器无法识别所以会报错。

所以对于实现了<? extends T>的集合类只能将它视为Producer向外提供(get)元素，而不能作为Consumer来对外获取(add)元素。

如果我们要add元素应该怎么做呢？可以使用<? super T>：

public class GenericWriting {
 static List apples = new ArrayList();
 static List fruit = new ArrayList();
 static  void writeExact(List list, T item) {
  list.add(item);
 }
 static void f1() {
  writeExact(apples, new Apple());
  writeExact(fruit, new Apple());
 }
 static  void writeWithWildcard(List<? super T> list, T item) {
  list.add(item)
 }
 static void f2() {
  writeWithWildcard(apples, new Apple());
  writeWithWildcard(fruit, new Apple());
 }
 public static void main(String[] args) {
  f1(); f2();
 }
}

这样我们可以往容器里面添加元素了，但是使用super的坏处是以后不能get容器里面的元素了，原因很简单，我们继续从编译器的角度考虑这个问题，对于List<? super Apple> list，它可以有下面几种含义：

List<? super Apple> list = new ArrayList();
List<? super Apple> list = new ArrayList();
List<? super Apple> list = new ArrayList();
当我们尝试通过list来get一个Apple的时候，可能会get得到一个Fruit，这个Fruit可以是Orange等其他类型的Fruit。
根据上面的例子，我们可以总结出一条规律，”Producer Extends, Consumer Super”：
  • “Producer Extends” – 如果你需要一个只读List，用它来produce T，那么使用? extends T。
    •   
  • “Consumer Super” – 如果你需要一个只写List，用它来consume T，那么使用? super T。
    •   
  • 如果需要同时读取以及写入，那么我们就不能使用通配符了。
如何阅读过一些Java集合类的源码，可以发现通常我们会将两者结合起来一起用，比如像下面这样：
public class Collections {
 public static  void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {
  for (int i=0; i
类型擦除
Java泛型中最令人苦恼的地方或许就是类型擦除了，特别是对于有C++经验的程序员。类型擦除就是说Java泛型只能用于在编译期间的静态类型检查，然后编译器生成的代码会擦除相应的类型信息，这样到了运行期间实际上JVM根本就知道泛型所代表的具体类型。这样做的目的是因为Java泛型是1.5之后才被引入的，为了保持向下的兼容性，所以只能做类型擦除来兼容以前的非泛型代码。对于这一点，如果阅读Java集合框架的源码，可以发现有些类其实并不支持泛型。
说了这么多，那么泛型擦除到底是什么意思呢？我们先来看一下下面这个简单的例子：
public class Node {
 private T data;
 private Node next;
 public Node(T data, Node next) }
  this.data = data;
  this.next = next;
 }
 public T getData() { return data; }
 // ...
}
编译器做完相应的类型检查之后，实际上到了运行期间上面这段代码实际上将转换成：
public class Node {
 private Object data;
 private Node next;
 public Node(Object data, Node next) {
  this.data = data;
  this.next = next;
 }
 public Object getData() { return data; }
 // ...
}
这意味着不管我们声明Node还是Node，到了运行期间，JVM统统视为Node。有没有什么办法可以解决这个问题呢？这就需要我们自己重新设置bounds了，将上面的代码修改成下面这样：
public class Node> {
 private T data;
 private Node next;
 public Node(T data, Node next) {
  this.data = data;
  this.next = next;
 }
 public T getData() { return data; }
 // ...
}
这样编译器就会将T出现的地方替换成Comparable而不再是默认的Object了：
public class Node {
 private Comparable data;
 private Node next;
 public Node(Comparable data, Node next) {
  this.data = data;
  this.next = next;
 }
 public Comparable getData() { return data; }
 // ...
}
上面的概念或许还是比较好理解，但其实泛型擦除带来的问题远远不止这些，接下来我们系统地来看一下类型擦除所带来的一些问题，有些问题在C++的泛型中可能不会遇见，但是在Java中却需要格外小心。
问题一
在Java中不允许创建泛型数组，类似下面这样的做法编译器会报错：
List[] arrayOfLists = new List[2]; // compile-time error
为什么编译器不支持上面这样的做法呢？继续使用逆向思维，我们站在编译器的角度来考虑这个问题。
我们先来看一下下面这个例子：
Object[] strings = new String[2];
strings[0] = "hi"; // OK
strings[1] = 100; // An ArrayStoreException is thrown.
对于上面这段代码还是很好理解，字符串数组不能存放整型元素，而且这样的错误往往要等到代码运行的时候才能发现，编译器是无法识别的。接下来我们再来看一下假设Java支持泛型数组的创建会出现什么后果：
Object[] stringLists = new List[]; // compiler error, but pretend it's allowed
stringLists[0] = new ArrayList(); // OK
// An ArrayStoreException should be thrown, but the runtime can't detect it.
stringLists[1] = new ArrayList();
假设我们支持泛型数组的创建，由于运行时期类型信息已经被擦除，JVM实际上根本就不知道new ArrayList()和new ArrayList()的区别。类似这样的错误假如出现才实际的应用场景中，将非常难以察觉。
如果你对上面这一点还抱有怀疑的话，可以尝试运行下面这段代码：
public class ErasedTypeEquivalence {
 public static void main(String[] args) {
  Class c1 = new ArrayList().getClass();
  Class c2 = new ArrayList().getClass();
  System.out.println(c1 == c2); // true
 }
}
问题二
继续复用我们上面的Node的类，对于泛型代码，Java编译器实际上还会偷偷帮我们实现一个Bridge method。
public class Node {
 public T data;
 public Node(T data) { this.data = data; }
 public void setData(T data) {
  System.out.println("Node.setData");
  this.data = data;
 }
}
public class MyNode extends Node {
 public MyNode(Integer data) { super(data); }
 public void setData(Integer data) {
  System.out.println("MyNode.setData");
  super.setData(data);
 }
}
看完上面的分析之后，你可能会认为在类型擦除后，编译器会将Node和MyNode变成下面这样：
public class Node {
 public Object data;
 public Node(Object data) { this.data = data; }
 public void setData(Object data) {
  System.out.println("Node.setData");
  this.data = data;
 }
}
public class MyNode extends Node {
 public MyNode(Integer data) { super(data); }
 public void setData(Integer data) {
  System.out.println("MyNode.setData");
  super.setData(data);
 }
}
实际上不是这样的，我们先来看一下下面这段代码，这段代码运行的时候会抛出ClassCastException异常，提示String无法转换成Integer：
MyNode mn = new MyNode(5);
Node n = mn; // A raw type - compiler throws an unchecked warning
n.setData("Hello"); // Causes a ClassCastException to be thrown.
// Integer x = mn.data;
如果按照我们上面生成的代码，运行到第3行的时候不应该报错(注意我注释掉了第4行)，因为MyNode中不存在setData(String data)方法，所以只能调用父类Node的setData(Object data)方法，既然这样上面的第3行代码不应该报错，因为String当然可以转换成Object了，那ClassCastException到底是怎么抛出的？
实际上Java编译器对上面代码自动还做了一个处理：
class MyNode extends Node {
 // Bridge method generated by the compiler
 public void setData(Object data) {
  setData((Integer) data);
 }
 public void setData(Integer data) {
  System.out.println("MyNode.setData");
  super.setData(data);
 }
 // ...
}
这也就是为什么上面会报错的原因了，setData((Integer) data);的时候String无法转换成Integer。所以上面第2行编译器提示unchecked warning的时候，我们不能选择忽略，不然要等到运行期间才能发现异常。如果我们一开始加上Node n = mn就好了，这样编译器就可以提前帮我们发现错误。
问题三
正如我们上面提到的，Java泛型很大程度上只能提供静态类型检查，然后类型的信息就会被擦除，所以像下面这样利用类型参数创建实例的做法编译器不会通过：
public static  void append(List list) {
 E elem = new E(); // compile-time error
 list.add(elem);
}
但是如果某些场景我们想要需要利用类型参数创建实例，我们应该怎么做呢？可以利用反射解决这个问题：
public static  void append(List list, Class cls) throws Exception {
 E elem = cls.newInstance(); // OK
 list.add(elem);
}
我们可以像下面这样调用：
List ls = new ArrayList<>();
append(ls, String.class);
实际上对于上面这个问题，还可以采用Factory和Template两种设计模式解决，感兴趣的朋友不妨去看一下Thinking in Java中第15章中关于Creating instance of types(英文版第664页)的讲解，这里我们就不深入了。
问题四
我们无法对泛型代码直接使用instanceof关键字，因为Java编译器在生成代码的时候会擦除所有相关泛型的类型信息，正如我们上面验证过的JVM在运行时期无法识别出ArrayList和ArrayList的之间的区别：
public static  void rtti(List list) {
 if (list instanceof ArrayList) { // compile-time error
  // ...
 }
}
=> { ArrayList, ArrayList, LinkedList, ... }
和上面一样，我们可以使用通配符重新设置bounds来解决这个问题：
public static void rtti(List<?> list) {
 if (list instanceof ArrayList<?>) { // OK; instanceof requires a reifiable type
  // ...
 }
}
总结
以上就是本文关于重新理解Java泛型的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站：
java数组基础详解
java编程基础之模仿用户登录代码分享
Java网络编程基础篇之单向通信
如有不足之处，欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持！
            
            
                        

            网站栏目：重新理解Java泛型            

            标题来源：http://cqcxhl.cn/article/geipjh.html
        
    
    

        
其他资讯

        
    




    

        

            

                

                

                    
分享至：

                    

                        
                        
                        
                        
                    

                    
                

            

            

                

                    
关于我们

                    

                        公司简介
                        发展历程
                    

                

                

                    
服务项目

                    

                        高端网站建设
                        小程序开发
                        APP开发
                        网络营销
                    

                

                

                    
建站知识

                    

                        网站建设
                        网站设计
                        网站制作
                        小程序
                    

                

                

                    
联系我们

                    

                        公司地址
                        人才招聘
                    

                

            

            

                

                    成都
                    重庆
                

                

                    

                        

                            

                            
电话：028-86922220

                        

                        

                            

                            
地址：成都市太升南路288号锦天国际A幢1002号

                        

                    

                    

                        

                            

                            
电话：028-86922220

                        

                        

                            

                            
地址：重庆市南岸区弹子石腾龙大道58号2栋21-6

                        

                    

                

            

        

    

    
版权所有：成都创新互联科技有限公司重庆分公司
        渝ICP备2021005571号-4
    







    
        

            

            
在线咨询

        

    
    
        

            

            
服务热线

        

        
服务热线：028-86922220

    
    
        

            

            
TOP