Java泛型解析

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1. 概述
    在引入範型之前，Java類型分為原始類型、複雜類型，其中複雜類型分為數組和類。引入範型後，一個複雜類型就可以在細分成更多的類型。

    例如原先的類型List，現在在細分成List<Object>, List<String>等更多的類型。注意，現在List<Object>, List<String>是兩種不同的類型，他們之間沒有繼承關係，即使String繼承了Object。下面的代碼是非法的：

List<String> ls = new ArrayList<String>();
 List<Object> lo = ls;

    這樣設計的原因在於，根據lo的聲明，編譯器允許你向lo中添加任意對象（例如Integer），但是此對象是List<String>，破壞了資料類型的完整性。    

    在引入範型之前，要在類中的方法支援多個資料類型，就需要對方法進行重載，在引入範型後，可以解決此問題（多態），更進一步可以定義多個參數以及傳回值之間的關係。

    e.g.

public void write(Integer i, Integer[] ia);public void write(Double  d, Double[] da);

    的範型版本為

public <T> void write(T t, T[] ta);

 

2.1 定義帶型別參數的類

     在定義帶型別參數的類時，在緊跟類命之後的<>內,指定一個或多個型別參數的名字，同時也可以對型別參數的取值範圍進行限定，多個型別參數之間用,號分隔。定義完型別參數後，可以在定義位置之後的類的幾乎任意地方（靜態塊，靜態屬性，靜態方法除外）使用型別參數，就像使用普通的類型一樣。 注意，父類定義的型別參數不能被子類繼承。

 public class TestClassDefine<T, S extends T> {     ....   }

 
 2.2 定義待型別參數方法
      在定義帶型別參數的方法時，在緊跟可見範圍修飾（例如public）之後的<>內,指定一個或多個型別參數的名字，同時也可以對型別參數的取值範圍進行限定，多個型別參數之間用,號分隔。定義完型別參數後，可以在定義位置之後的方法的任意地方使用型別參數，就像使用普通的類型一樣。
  例如：

 public <T, S extends T> T testGenericMethodDefine(T t, S s){     ... }

       注意：定義帶型別參數的方法，主要目的是為了表達多個參數以及傳回值之間的關係。例如本例子中T和S的繼承關係， 傳回值的類型和第一個型別參數的值相同。如果僅僅是想實現多態，請優先使用萬用字元解決。萬用字元的內容見下面。

 public <T> void testGenericMethodDefine2(List<T> s){     ... }

 應改為:

public void testGenericMethodDefine2(List<？> s){     ... }

 

3. 型別參數賦值
      當對類或方法的型別參數進行賦值時，要求對所有的型別參數進行賦值。否則，將得到一個編譯錯誤。
 
   3.1 對帶型別參數的類進行型別參數賦值
     對帶型別參數的類進行型別參數賦值有兩種方式

    第一聲明類變數或者執行個體化時。例如:

 List<String> list; list = new ArrayList<String>;

     第二繼承類或者實現介面時。例如

 public class MyList<E> extends ArrayList<E> implements List<E> {...} 

 
    3.2 對帶型別參數方法進行賦值
    當調用範型方法時，編譯器自動對型別參數進行賦值，當不能成功賦值時報編譯錯誤。例如

 public <T> T testGenericMethodDefine3(T t, List<T> list){     ... } public <T> T testGenericMethodDefine4(List<T> list1, List<T> list2){     ... }  Number n = null; Integer i = null; Object o = null; testGenericMethodDefine(n, i);//此時T為Number, S為Integer testGenericMethodDefine(o, i);//T為Object, S為Integer  List<Number> list1 = null; testGenericMethodDefine3(i, list1)//此時T為Number  List<Integer> list2 = null; testGenericMethodDefine4(list1, list2)//編譯報錯

 
   3.3 萬用字元
    在上面兩小節中，對是型別參數賦予具體的值，除此，還可以對型別參數賦予不確定值。例如

 List<?> unknownList; List<? extends Number> unknownNumberList; List<? super Integer> unknownBaseLineIntgerList; 

      注意： 在Java集合架構中，對於參數值是未知類型的容器類，只能讀取其中元素，不能像其中添加元素，因為，其類型是未知，所以編譯器無法識別添加元素的類型和容器的類型是否相容，唯一的例外是NULL.
 

 List<String> listString; List<?> unknownList2 = listString; unknownList = unknownList2; listString = unknownList;//編譯錯誤

      (1）帶有超類型限定的萬用字元可以向泛型對象寫入,<? super Man>；
     （2）帶有子類型限定的萬用字元可以從泛型對象讀取<? extends Man>。

4. 數組範型
      可以使用帶範型參數值的類聲明數組，卻不可有建立數組

 List<Integer>[] iListArray; new ArrayList<Integer>[10];//編譯時間錯誤

 
5. 實現原理

    5.1. Java範型時編譯時間技術，在運行時不包含範型資訊，僅僅Class的執行個體中包含了型別參數的定義資訊。
    泛型是通過java編譯器的稱為擦除(erasure)的前端處理來實現的。你可以（基本上就是）把它認為是一個從源碼到源碼的轉換，它把泛型版本轉換成非泛型版本。
    基本上，擦除去掉了所有的泛型型別資訊。所有在角括弧之間的類型資訊都被扔掉了，因此，比如說一個List<String>類型被轉換為List。所有對類型變數的引用被替換成類型變數的上限(通常是Object)。而且，無論何時結果代碼類型不正確，會插入一個到合適類型的轉換。

 <T> T badCast(T t, Object o) {         return (T) o; // unchecked warning       }

     型別參數在運行時並不存在。這意味著它們不會添加任何的時間或者空間上的負擔，這很好。不幸的是，這也意味著你不能依靠他們進行類型轉換。
     下面的代碼列印的結果是什嗎？

List<String> l1 = new ArrayList<String>();       List<Integer> l2 = new ArrayList<Integer>();       System.out.println(l1.getClass() == l2.getClass());

     或許你會說false，但是你想錯了。它列印出true。因為一個泛型類的所有執行個體在運行時具有相同的運行時類(class)，而不管他們的實際型別參數。事實上，泛型之所以叫泛型，就是因為它對所有其可能的型別參數，有同樣的行為；同樣的類可以被當作許多不同的類型。作為一個結果，類的靜態變數和方法也在所有的執行個體間共用。這就是為什麼在靜態方法或靜態初始化代碼中或者在靜態變數的聲明和初始化時使用型別參數（型別參數是屬於具體執行個體的）是不合法的原因.



原文請見http://blog.csdn.net/jinuxwu/article/details/6771121

 

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