热门标签 | HotTags
当前位置:  开发笔记 > 编程语言 > 正文

深入解析Java泛型类的原理与应用(1)

泛型方法:publicclassArrayAlg{publicstatic<T>TgetMiddle(Ta){

泛型方法:

 public class ArrayAlg
{
public static T getMiddle(T...a)
{
return a[a.length/2];
}
}

这个方法是从普通类中定义的,而不是在泛型类中定义的。然而,这个一个泛型方法,可以从尖括号和类型变量看出这一点。注意,类型变量放在修饰符public static 的后面,在返回类型的前面。
泛型方法可以定义在普通类中,也可以定义在泛型类中。
当调用一个泛型方法时,在方法明前的尖括号内放入具体的类型:

String middle=ArrayAlg.<String>getMiddle("a","b","c");

在这种情况下(实际上也是大多数情况下),方法调用中可以省略类型参数。编译器有足够的信息能够判断出所调用的方法。他用names的类型(即String[])与泛型类型T[]进行匹配并推断出T一定是String。也就是说,可以调用:

String middle=ArrayAlg.getMiddle("a","b","c");

几乎在大多数情况下,对于泛型方法的类型引用没有问题。偶尔,编译器也会提示错误,此时需要解译错误报告。看看下面的实例:

double middle=ArrayAlg.getMiddle(3.14,1729,0);

错误消息会以晦涩的方法指出(不同的编译器给出的错误信息可能不同):解释这句代码有两种方法,而且这两种方法都是合法的。简单地说,编译器将会自动打包参数为1个Double和两个Integer对象,而后寻找这些类的共同超类型。事实上,找到这两个这样的超类型:Number和Comparable接口,其本身也是一种泛型类。这种情况下,可以采取的补救措施是将所有的参数写为double值。
类型变量的限定
有时,类或者方法需要对类型变量加以约束。下面是一个典型的例子。我们要计算数组中的最小元素:

class ArrayAlg
{
public static T min(T[] a)
{
if(a==null||a.length==0)
return null;
T smallest=a[0];
for(int i=0;i if(smallest.comparaTo(a[i]) >0)
smallest =a[i];
return smallest;
}
}

但是,这里有一个问题。请看一下min方法的内部。变量smallest类型为T,这意味着smallest可能为任何类型的对象。那么怎么才能确信T所属的类由compareTo方法呢?
解决这个问题的方案是将T限制为实现了Comparable接口(只含一个方法comparaTo的标准接口)的类,可以通过对类型T设置限定(bound)实现这一点:

public static  T min(T[] a)

实际上Comparable接口本身就是一个泛型类型。目前,我们忽略其复杂性以及编译器产生的警告。
现在,泛型的min方法只能被实现了Comparable接口的类(如String、LocalDate等)的数组调用。由于Rectangle类没有实现Comparable接口,所以调用min会产生一个编译错误。
读者或许感到奇怪——在此为什么使用关键字extends而不用implements? 毕竟Comparable是一个接口。下面的记法:
表示T应该是绑定类型的子类型(subtype)。T和绑定类型可以是类,也可以是接口。选择关键字extends的原因是更接近子类的概念,并且Java的设计者也不打算在语言中再添加一个新的关键字(如sub)
一个类型变量或者通配符可以有多种限定,例如:

T extends Comparable & Serializable

限定类型用“&”分隔,而逗号用来分隔类型变量。
在java的继承中,可以根据需要拥有多个接口超类型,但限定中至多有一个类。如果用一个类作为限定,他必须是限定列表中的第一个。
在程序清单中,重新编写了一个泛型方法minmax。这个方法计算泛型数组的最大值和最小值,并返回Pair
示例程序

package NEW_DATE_SEQUENCE_PACKAGE;

import java.time.LocalDate;

/**
*
* @author cmx
*/

public class J_8_29_1
{

public static void main(String[] args)
{
LocalDate [] birthdays=
{
LocalDate.of(2000, 1, 2),
LocalDate.of(2001, 1, 2),
LocalDate.of(2003, 1, 1)
};
Pair minmax1=ArrayAlg.minmax(birthdays);
LocalDate max=minmax1.getSecond();
LocalDate min=minmax1.getFirst();
System.out.println(max);
System.out.println(min);
}
}
class ArrayAlg
{
public static Pair minmax(T[] a)
{
/* if(a==null||a.length==0)
{
return null;
} */

T min=a[0];
T max=a[0];
for(int i=1;i {
if(min.compareTo(a[i])>0)
min=a[i];
if(max.compareTo(a[i])<0)
max=a[i];
}
return new Pair<>(min,max);
}
}
class Pair
{
private T first;
private T second;
public Pair()
{

}
public Pair(T first,T second)
{
this.first=first;
this.secOnd=second;
}
public T getFirst()
{
return first;
}
public T getSecond()
{
return second;
}
}

泛型代码和虚拟机
虚拟机没有泛型类型对象——所有的对象都属于普通类。在泛型实现的早期版本中,甚至能够将使用泛型的程序编译为在1.0虚拟机上运行的类文件!这个向后兼容性在Java泛型开发的后期被放弃了。
类型擦除(擦出的是T)
无论何时定义一个泛型类型,都自动提供了一个相应的原始类型(raw type)。原始类型的名字就是删去类型参数后的泛型类型名。(Pair的原始类型为Pair,类型参数为T)。擦除(erased)类型变量(如 T ),并替换为限定类型(无限定类型的变量用Object)(如String)。
例如:Pair的原始类型如下所示:
原始类型<类型参数> —类型擦除,擦除类型参数—>得到原始类型Pair—-> 将类型参数替换为限定类型

class Pair
{
private Object first;
private Object second;

public Pair(Object first,Object second)
{
this.first=first;
this secOnd=second;
}
public Object getFirst()
{
return first;
}
public Object getSecond()
{
return second;
}

}

因为T是一个无限定的变量,所以直接用Object替换
结果是一个普通的类,就好像泛型引入java语言之前已经实现的那样。
在程序中可以包含不同类型的Pair,例如,Pair或者Pair.而擦除类型后就变成原始的Pair类型了。
C++注释:就这点而言,Java泛型与C++模板有很大的区别。C++中每个模板的实例化产生不同的类型,这一现象称为模板代码膨胀。Java中不存在这个问题的困扰。
原始类型用第一个限定的类型变量来替换,如果没有给定限定就用Object替换。例如,类Pair中的类型变量没有显示的限定,因此,原始类型用Object替换T。假设声明了一个不同的类型。

public class Interval <T extends Comparable & Serializable> implements Srializable
{

private T lower;
private T upper;
public Intervel(T first ,T second)
{
if(first.compareTo(second)<=0)
{
lower=first;
upper=second;
}
else
{
lower=second;
upper=first;
}
}
}

原始类型intervel如下所示:

public class Intervel implements Serializable
{

private Comparable lower;
private Comparable upper;
public Intervel(Comparable first ,Comparable second)
{

}
}

注释:切换限定:

class Interval <T extends Serializable & Comparable >

会发生什么。如果这样做,原始类型用Serializable替换T,而编译器在必要时要向Comparable插入强制类型转化。为了提高效率,应该将标签(tagging)接口(即没有方法的接口,比如Serializable)放在边界列表的末尾。
翻译泛型表达式
当程序调用泛型方法时,如果擦除返回类型,编译器插入强制类型转换。例如,下面这个语句序列:

Pair buddies=...;
Employee buddy=buddies.getFirst();

擦除getFirst的返回类型会将返回Object类型。编译器自动插入Employee类型的强制类型转换。也就是说,编译器把这个方法调用翻译为两条虚拟机指令:
对原始方法Pair.getFirst的调用
将返回的Object类型强制转换为Employee类型
当存取一个泛型域时也要插入强制类型转换。假设Pair类的first域和second域都是公有的(也许这不是一种好的编程风格),但是在java中是合法的)。表达式:

Employee buddy=buddies.first  //也会在结果字节码中插入强制类型转化

翻译泛型方法
类型擦除也会出现在泛型方法中。程序员通常认为下述的泛型方法
public static T min(T[] a)
是一个完整的方法族,而擦除类型后,只剩下一个方法

public static Comparable min(Comparable [] a)

注意,类型参数T已经被擦除了,只留下了限定类型Comparable
方法的擦除带来了两个复杂问题。看一看下面这个实例:

class DateInterval extends Pair<LocalDate>
{

public void setSecond(LocalDate second)
{
if(second.compareTo(getFirst())>=0)
super.setSecond(Second);
}
...
}

一个日期区间是一对LocalDate对象,并且需要覆盖这个方法来确保第二个值永远不小于第一个值。这个类擦除后变成

class DateIntervel extends Pair
{

public void setSecond(LocalDate second)
{
if(second.compareTo(getFirst())>=0)
super.setSecond(second)
}
}

令人感到奇怪的是,存在另一个从Pair继承的setSecond方法,即

public void setSecond(Object second)

这显然是一个不同的方法,因为它有一个不同类型的参数——Object,而不是LocalDate。然而,不应该不一样,考虑下面的语句序列:

DateIntervel interval =new DateIntervel();
Pair < LocalDate> pair = intervel;
pair.setSecond(aDate);

这里,希望对setSecond的调用具有多态性,并调用最合适的那个方法。由于pair引用DateInterval对象,所以就应该调用DateInterval.setSecond类中生成的一个桥方法(bridge method):

public void setSecond(Object second)
{
setSecond(Date) second;
}

要想了解他的工作过程,请仔细的跟踪下列语句的执行

pair.setSecond(aDate)

变量pair已经声明为类型Pair,并且这个类型只有一个简单的方法叫setSecond,即setSecond(Object)。虚拟机用pair引用的对象调用这个方法。这个对象是DateInterval类型的,因而会调用DateInterval.setSecond(Object)方法。这个方法是合成的桥方法,这正是我们所期望的操作效果。


推荐阅读
  • 本文介绍了一个将 Java 实体对象转换为 Map 的工具类,通过反射机制获取实体类的字段并将其值映射到 Map 中,适用于需要将对象数据结构化处理的场景。 ... [详细]
  • 第1章选择流程控制语句1.1顺序结构的基本使用1.1.1顺序结构概述是程序中最简单最基本的流程控制,没有特定的语法结构,按照代码的先后顺序,依次执行,程序中大多数的代码都是这样执行 ... [详细]
  • Java实现实时更新的日期与时间显示
    本文介绍了如何使用Java编程语言来创建一个能够实时更新显示系统当前日期和时间的小程序。通过使用Swing库中的组件和定时器功能,可以实现界面友好且功能强大的时间显示应用。 ... [详细]
  • SpringBoot底层注解用法及原理
    2.1、组件添加1、Configuration基本使用Full模式与Lite模式示例最佳实战配置类组件之间无依赖关系用Lite模式加速容器启动过程,减少判断配置类组 ... [详细]
  • 本文探讨了Android系统中联系人数据库的设计,特别是AbstractContactsProvider类的作用与实现。文章提供了对源代码的详细分析,并解释了该类如何支持跨数据库操作及事务处理。源代码可从官方Android网站下载。 ... [详细]
  • java datarow_DataSet  DataTable DataRow 深入浅出
    本篇文章适合有一定的基础的人去查看,最好学习过一定net编程基础在来查看此文章。1.概念DataSet是ADO.NET的中心概念。可以把DataSet当成内存中的数据 ... [详细]
  • 深入解析C++ Atomic编程中的内存顺序
    在多线程环境中,为了防止多个线程同时修改同一数据导致的竞争条件,通常会使用内核级同步对象,如事件、互斥锁和信号量等。然而,这些方法往往伴随着高昂的上下文切换成本。本文将探讨如何利用C++11中的原子操作和内存顺序来优化多线程编程,减少不必要的开销。 ... [详细]
  • 本文介绍了如何利用Java编程语言中的正则表达式来验证字符串中的数字是否符合中国三大运营商(中国电信、中国联通、中国移动)的手机号码格式。文章提供了详细的代码示例和解析。 ... [详细]
  • 本文介绍了如何使用Java编程语言实现凯撒密码的加密与解密功能。凯撒密码是一种替换式密码,通过将字母表中的每个字母向前或向后移动固定数量的位置来实现加密。 ... [详细]
  • 详解MyBatis二级缓存的启用与配置
    本文深入探讨了MyBatis二级缓存的启用方法及其配置细节,通过具体的代码实例进行说明,有助于开发者更好地理解和应用这一特性,提升应用程序的性能。 ... [详细]
  • 本文详细介绍了如何使用 Python 编程语言中的 Scapy 库执行 DNS 欺骗攻击,包括必要的软件安装、攻击流程及代码示例。 ... [详细]
  • 本文提供了多个关键点来帮助开发者提高Java编程能力,包括代码规范、性能优化和最佳实践等方面,旨在指导读者成为更加优秀的Java程序员。 ... [详细]
  • 本文详细介绍了Objective-C中的面向对象编程概念,重点探讨了类的定义、方法的实现、对象的创建与销毁等内容,旨在帮助开发者更好地理解和应用Objective-C的面向对象特性。 ... [详细]
  • 本文介绍了一个基本的同步Socket程序,演示了如何实现客户端与服务器之间的简单消息传递。此外,文章还概述了Socket的基本工作流程,并计划在未来探讨同步与异步Socket的区别。 ... [详细]
  • 个人博客:打开链接依赖倒置原则定义依赖倒置原则(DependenceInversionPrinciple,DIP)定义如下:Highlevelmo ... [详细]
author-avatar
无谓__
这个家伙很懒,什么也没留下!
PHP1.CN | 中国最专业的PHP中文社区 | DevBox开发工具箱 | json解析格式化 |PHP资讯 | PHP教程 | 数据库技术 | 服务器技术 | 前端开发技术 | PHP框架 | 开发工具 | 在线工具
Copyright © 1998 - 2020 PHP1.CN. All Rights Reserved | 京公网安备 11010802041100号 | 京ICP备19059560号-4 | PHP1.CN 第一PHP社区 版权所有