泛型總結

 1介紹

　　Java泛型程式設計是JDK1.5版本後引入的。泛型讓程式設計人員能夠使用類型抽象，通常用于集合裡面。下面是一個不用泛型例子：

　　注意第三行的代碼，讓人很不爽，因為程式員肯定知道自己存儲在List裡面的對象類型是Integer，但是在傳回的時候，清單中元素必須強制轉換，這是為什麼呢？原因在于，編譯器隻能保證疊代器的next()方法傳回的是Object類型的對象，為保證Interger變量的類型安全，必須強制轉換。

這種轉換不僅顯得混亂，而且導緻轉換異常ClassCastException，運作時異常往往讓人難以檢測到。保證清單中的元素為一個特定的資料類型，這樣就可以取消類型轉換，減少發生錯誤的機會，這也是泛型設計的初衷。下面給出一個泛型的例子：

　　在第一行代碼中指定List中存儲的對象類型是Integer，這樣在擷取清單中的對象時，不必強制類型轉換了。

 2 定義簡單的泛型

　　下面是一個引用java.util包中的借口List和Iterator的定義，其中用到了泛型技術。

　　這跟原生态類型沒有什麼差別，隻是在接口後面加入了一個尖括号，尖括号裡面是一個類型參數(定義時就是一個格式化的類型參數，在調用時會使用一個具體的類型來替換該類型)。

　　也許可以這樣認為，List<Integer>表示List中的類型參數E會被替換成Integer。

　　類型擦除指的是通過類型參數的合并，将泛型類型執行個體關聯到同一個位元組碼上，編譯器隻為泛型類型生成一個位元組碼，并将其關聯到這上面，是以泛型類型中的靜态變量是所有執行個體共享的。此外需要注意，一個static方法，無法通路泛型類的類型參數，因為類還沒有執行個體化，是以若static方法需要使用泛型，必須使其成為泛型方法。

　　類型擦除的關鍵在于從泛型類中清除類型參數的相關資訊，并且再必要的時候添加類型檢查和類型轉換的方法。使用泛型時，任何具體的類型都被擦除，唯一知道的是你在使用一個對象。比如List<String>和List<Integer>是相同的類型。它們都被擦除成原始類型，即List。

　　因為編譯的時候會有類型擦除，是以不能通過一個泛型類的執行個體來區分方法，如下面的例子編譯會出錯，因為類型擦除後，兩個方法都是List類型的參數。是以不能根據泛型類的類型來區分方法。

　　那麼有問題了，既然編譯時會在方法和類中擦除實際類型的資訊，那麼傳回對象時又是如何知道具體類型的呢？如List<String>編譯後會擦除String資訊，那麼在運作時通過疊代器傳回List中的對象時，又是如何知道List中存儲的是String類型的對象的呢？

擦除在方法中的類型資訊，是以在運作時的問題是邊界：即對象進入和離開方法的地點，這正是編譯器在編譯期執行類型檢查并出入轉換代碼的地點。泛型中的所有動作都發生在邊界處：對傳遞進來的值進行額外的編譯器檢查，并插入對傳遞出去的值的轉換。

3 泛型和子類型

　　為了徹底了解泛型，看個例子，(Apple為Fruit的子類)

　　這裡第一行顯然是對的，但是第2行是否對呢？我們知道Fruit fruit = new Apple()，這樣肯定是對的，即蘋果肯定是水果，但是第2行在編譯的時候會出錯。這會讓人比較納悶的是一個蘋果是水果，為什麼一箱蘋果就不是一箱水果了呢？可以這樣考慮，我們假定第2行代碼沒有問題，那麼我們可以使用語句fruits.add(new Strawberry())（Strawberry為Fruit的子類）在fruits中加入草莓了，但是這樣的話，一個List中裝入了各種不同類型的子類水果，這顯然是不可以的，因為我們在取出List中的水果對象時，就分不清楚到底該轉型為蘋果還是草莓了。(因為擦除後，蘋果和草莓都變成了Fruit類型，具體傳回對象的時候，不能區分哪個是蘋果的對象，哪個是草莓的對象。)

　　通常來說，如果Foo是Bar的子類型，G是一種帶泛型的類型，則G<Foo>不是G<Bar>的子類型。這是容易混淆的地方。

4 通配符

4.1 通配符？

　　先看一個列印集合所有元素的代碼。

　　很容易發現，使用泛型的版本隻接受類型為Object類型的集合，如ArrayList<Object>();如果是ArrayList<String>，則會出錯。因為前面說過，Collection<Object>并不是所有集合的超類。而老版本可以列印任意類型的集合，那麼改造新版本以便能接受所有類型的集合呢？這個問題可以通過通配符解決。修改後的代碼如下：

 　　這裡使用了通配符？指定可以使用任何類型的集合作為參數。讀取元素使用了Objectｅｃｔ類型表示，這是安全的，因為所有的類都是Object的子類。

 又有另一個問題，如下面代碼所示，如果試圖往使用通配符？的集合中加入對象，會出錯。需要注意，不管加入什麼類型的對象都會出錯。這是因為統配符表示該集合存儲的元素類型未知，可以是任意的。

　　另一方面，我們可以從List<?>lists中擷取值，如for(Object obj:lists)，這是合法的，因為可以肯定存儲類型一定是Object的子類型，是以可以用Object類型來擷取。

4.2 邊界通配符

1）？extends通配符

　　假定有一個畫圖的應用，可以活各種形狀。為了在程式裡面表示，定義如下的類層次。

　　有一個問題，如果我們希望List<? extends Shapes> shapes中加入一個矩形對象，如下所示：

shapes.add(0, new Rectangle());//編譯出錯。

　　原因是：我們隻知道shapes中的元素時Shapes類型的子類型。具體是什麼子類不知道。是以不能加入任何類型的對象。不過我們在取出對象時，可以用Shape類型來取值，因為雖然不知道清單中元素是什麼類型，但是它一定是Shape類的子類型。

2）？super通配符

　　這裡還有一種邊界通配符？super。如：

　　這裡cicleSupers清單中元素是Cicle的超類，是以，我們可以往其中加入Cicle對象或者是Cicle子類的對象，但是不能加入Shape對象。這裡的原因在于清單cicleSupers存儲的是Cicle的超類，但具體類型未知。

3）邊界通配符總結

<!--[if !supportLists]-->l        <!--[endif]-->如果你想從一個資料類型裡擷取資料，使用 ? extends 通配符

<!--[if !supportLists]-->l        <!--[endif]-->如果你想把對象寫入一個資料結構裡，使用 ? super 通配符

<!--[if !supportLists]-->l        <!--[endif]-->如果你既想存，又想取，那就别用通配符。

5 泛型方法

　　考慮實作一個方法，該方法拷貝一個數組中的所有對象到集合中。下面是初始的版本。

　　可以看到顯然會出現錯誤，原因在于之前講過，因為集合c中的類型未知，是以不能往其中加入任何的對象(當然，null除外)。解決該問題的好方法是使用泛型方法。

　　泛型方法的格式，類型參數<T>要放在函數傳回值之前，然後參數和傳回值中就可以使用泛型參數了，具體一些調用方法的執行個體如下：

　　注意到我們調用該方法時并不需要傳遞類型參數，系統會自動判斷參數并調用合适的方法。當然在某些情況下需要制定傳遞類型參數，比如當存在與泛型方法相同的方法的時候(方法參數不一樣)，如下面的例子：

　　當不指定類型參數時，調用的是普通的方法，如果指定了類型參數，則調用泛型方法。可這樣了解，因為泛型方法編譯後類型擦除，如果不指定類型參數，則泛型方法此時相當于是public void go(Object t)。而普通的方法接收參數為String類型，是以String類型的實參調用函數，肯定會調用形參為String的普通方法了。如果是以Object類型的實參調用函數，肯定會調用泛型方法。

6 需要注意的地方

1）方法重載

　　在JAVA裡面方法重載是不能通過傳回值類型來區分的，比如代碼一中一個類中定義兩個如下的方法是不容許的。但是當參數為泛型類型時，确實可以的，如代碼二，雖然形參經過類型擦除後都以List類型，但是傳回類型不同，這是可以的。

2）泛型類型是被所有調用共享的

　　所有泛型類型的執行個體都共享同一個運作時類，類型參數資訊會在編譯時被擦除。是以考慮如下代碼，雖然ArrayList<String>和ArrayList<Integer>類型參數不同，但是它們都共享ArrayList類，是以結果會是true。

3）instanceof

　　不能對确切的泛型類型使用instanceof()操作，下面代碼是違法的。

4）泛型數組問題

　　不能建立一個确切檢討類型的數組，否則出錯。

　　是以隻能建立帶通配符的泛型數組，如下面例子所示，這回可以通過編譯，但倒數第二行代碼必須顯示的轉型才行，即便如此，最後還是會抛出類型轉換異常，因為存儲在lsa中的List<Integer>類型的對象，而不是List<String>類型。最後一行代碼是正确的，類型比對，不會抛出異常。

當神已無能為力，那便是魔渡衆生