深入理解java的泛型

简介

泛型是JDK 5引入的概念,泛型的引入主要是为了保证java中类型的安全性,有点像C++中的模板。

但是Java为了保证向下兼容性,它的泛型全部都是在编译期间实现的。编译器执行类型检查和类型推断,然后生成普通的非泛型的字节码。这种就叫做类型擦除。编译器在编译的过程中执行类型检查来保证类型安全,但是在随后的字节码生成之前将其擦除。

这样就会带来让人困惑的结果。本文将会详细讲解泛型在java中的使用,以避免进入误区。

泛型和协变

有关协变和逆变的详细说明可以参考:

深入理解协变和逆变

这里我再总结一下,协变和逆变只有在类型声明中的类型参数里才有意义,对参数化的方法没有意义,因为该标记影响的是子类继承行为,而方法没有子类。

当然java中没有显示的表示参数类型是协变还是逆变。

协变意思是如果有两个类 A<T> 和 A<C>, 其中C是T的子类,那么我们可以用A<C>来替代A<T>。

逆变就是相反的关系。

Java中数组就是协变的,比如Integer是Number的子类,那么Integer[]也是 Number[]的子类,我们可以在需要 Number[] 的时候传入 Integer[]。

接下来我们考虑泛型的情况,List<Number> 是不是 List<Integer>的父类呢?很遗憾,并不是。

我们得出这样一个结论:泛型不是协变的。

为什么呢?我们举个例子:

List<Integer> integerList = new ArrayList<>();
        List<Number> numberList = integerList; // compile error
        numberList.add(new Float(1.111));

假如integerList可以赋值给numberList,那么numberList可以添加任意Number类型,比如Float,这样就违背了泛型的初衷,向Integer list中添加了Float。所以上面的操作是不被允许的。

刚刚我们讲到Array是协变的,如果在Array中带入泛型,则会发生编译错误。比如new List<String>[10]是不合法的,但是 new List<?>[10]是可以的。因为在泛型中?表示的是未知类型。

List<?>[] list1 = new List<?>[10];

List<String>[] list2 = new List<String>[10]; //compile error

泛型在使用中会遇到的问题

因为类型擦除的原因,List<String>和List<Integer>在运行是都会被当做成为List。所以我们在使用泛型时候的一些操作会遇到问题。

假如我们有一个泛型的类,类中有一个方法,方法的参数是泛型,我们想在这个方法中对泛型参数进行一个拷贝操作。

public class CustUser<T> {

    public void useT(T param){
        T copy = new T(param);  // compile error
    }
}

上面操作会编译失败,因为我们并不知道T是什么,也不知道T到底有没有相应的构造函数。

直接clone T是没有办法了,如果我们想copy一个Set,set中的类型是未定义的该怎么做呢?

    public void useTSet(Set<?> set){
        Set<?> copy1 = new HashSet<?>(set);  // compile error
        Set<?> copy2 = new HashSet<>(set);
        Set<?> copy3 = new HashSet<Object>(set);  
    }

可以看到?是不能直接用于实例化的。但是我们可以用下面的两种方式代替。

再看看Array的使用:

    public void useArray(){
         T[] typeArray1= new T[20];  //compile error
        T[] typeArray2=(T[]) new Object[20];
        T[] typeArray3 = (T[]) Array.newInstance(String.class, 20);
    }

同样的,T是不能直接用于实例化的,但是我们可以用下面两种方式代替。

类型擦除要注意的事项

因为类型擦除的原因,我们在接口实现中,实现同一个接口的两个不同类型是无意义的:

public class someClass implements Comparable<Number>, Comparable<String> { ... } // no

因为在编译过后的字节码看来,两个Comparable是一样的。

同样的,我们使用T来做类型强制转换也是没有意义的:

public <T> T cast(T t, Object o) { return (T) o; }

因为编译器并不知道这个强制转换是对还是错。

总结

本文讨论了泛型在java中使用中可能会存在的问题,希望大家能够喜欢。

本文的例子https://github.com/ddean2009/learn-java-collections

本文作者:flydean程序那些事

本文链接:http://www.flydean.com/java-generics-in-deep/

本文来源:flydean的博客

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