英文原文地址:
http://www.onjava.com/pub/a/onjava/2005/07/06/generics.html
中文地址:
http://www.matrix.org.cn/resource/article/43/43634_java_generics.html
關(guān)鍵詞： java generics java5
摘要
泛型是J2SE 5.0最重要的特性。他們讓你寫(xiě)一個(gè)type(類(lèi)或接口）和創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例通過(guò)傳遞一個(gè)或多個(gè)引用類(lèi)型。這個(gè)實(shí)例受限于只能作用于這些類(lèi)型。比如，在java 5，java.util.List 已經(jīng)被泛化。當(dāng)建立一個(gè)list對(duì)象時(shí)，你通過(guò)傳遞一個(gè)java類(lèi)型建立一個(gè)List實(shí)例，此list實(shí)例只能作用于所傳遞的類(lèi)型。這意味著如果你傳遞一個(gè)String ,此List實(shí)例只能擁有String對(duì)象；如果你傳遞一個(gè)Integer，此實(shí)例只能存貯Integer對(duì)象。除了創(chuàng)建參數(shù)化的類(lèi)型，你還能創(chuàng)建參數(shù)化的函數(shù)。
泛型的第一個(gè)好處是編譯時(shí)的嚴(yán)格類(lèi)型檢查。這是集合框架最重要的特點(diǎn)。此外,泛型消除了絕大多數(shù)的類(lèi)型轉(zhuǎn)換。在JDK 5.0之前，當(dāng)你使用集合框架時(shí)，你不得不進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換。
本文將教你如何操作泛型。它的第一部分是“沒(méi)有泛型的日子”，先讓我們回憶老版本JDK的不便。然后，舉一些泛型的例子。在討論完語(yǔ)法以及有界泛型的使用之后，文章最后一章將解釋如何寫(xiě)泛型。
沒(méi)有泛型的日子
所有的java類(lèi)都源自java.lang.Object,這意味著所有的JAVA對(duì)象能轉(zhuǎn)換成Object。因此，在之前的JDK的版本中，很多集合框架的函數(shù)接受一個(gè)Object參數(shù)。所以，collections是一個(gè)能持有任何對(duì)象的多用途工具，但帶來(lái)了不良的后果。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在JDK 5.0的之前版本中，類(lèi)List的函數(shù)add接受一個(gè)Object參數(shù)：
public boolean add(java.lang.Object element)
所以你能傳遞任何類(lèi)型給add。這是故意這么設(shè)計(jì)的。否則，它只能傳遞某種特定的對(duì)象，這樣就會(huì)出現(xiàn)各種List類(lèi)型，如，StringList, EmployeeList, AddressList等。
add通過(guò)Object傳遞能帶來(lái)好處,現(xiàn)在我們考慮get函數(shù)(返回List中的一個(gè)元素).如下是JDK 5之前版本的定義：
public java.lang.Object get(int index) throws IndexOutOfBoundsException
get返回一個(gè)Object.不幸的事情從此開(kāi)始了.假如你儲(chǔ)存了兩個(gè)String對(duì)象在一個(gè)List中:
List stringList1 = new ArrayList();
stringList1.add("Java 5");
stringList1.add("with generics");
當(dāng)你想從stringList1取得一個(gè)元素時(shí),你得到了一個(gè)Object.為了操作原來(lái)的類(lèi)型元素,你不得不把它轉(zhuǎn)換為String。
String s1 = (String) stringList1.get(0);
但是,假如你曾經(jīng)把一個(gè)非String對(duì)象加入stringList1中,上面的代碼會(huì)拋出一個(gè)ClassCastException. 有了泛型,你能創(chuàng)建一個(gè)單一用途的List實(shí)例.比如,你能創(chuàng)建一個(gè)只接受String對(duì)象的List實(shí)例,另外一個(gè)實(shí)例只能接受Employee對(duì)象.這同樣適用于集合框架中的其他類(lèi)型.
泛型入門(mén)
像一個(gè)函數(shù)能接受參數(shù)一樣,一個(gè)泛型也能接受參數(shù).這就是一個(gè)泛型經(jīng)常被稱(chēng)為一個(gè)參數(shù)化類(lèi)型的原因.但是不像函數(shù)用()傳遞參數(shù),泛型是用<>傳遞參數(shù)的.聲明一個(gè)泛型和聲明一個(gè)普通類(lèi)沒(méi)有什么區(qū)別,只不過(guò)你把泛型的變量放在<>中.
比如,在JDK 5中,你可以這樣聲明一個(gè)java.util.List : List<E> myList;
E 稱(chēng)為類(lèi)型變量.意味著一個(gè)變量將被一個(gè)類(lèi)型替代.替代類(lèi)型變量的值將被當(dāng)作參數(shù)或返回類(lèi)型.對(duì)于List接口來(lái)說(shuō),當(dāng)一個(gè)實(shí)例被創(chuàng)建以后,E 將被當(dāng)作一個(gè)add或別的函數(shù)的參數(shù).E 也會(huì)使get或別的參數(shù)的返回值.下面是add和get的定義:
boolean add<E o>
E get(int index)
NOTE:一個(gè)泛型在聲明或例示時(shí)允許你傳遞特定的類(lèi)型變量: E.除此之外,如果E是個(gè)類(lèi)，你可以傳遞子類(lèi)；如果E是個(gè)接口，你可以傳遞實(shí)現(xiàn)接口的類(lèi)；
-----------------------------譯者添加--------------------
List<Number> numberList= new ArrayList<Number>();
numberList.add(2.0);
numberList.add(2);
-----------------------------譯者添加--------------------
如果你傳遞一個(gè)String給一個(gè)List，比如：
List<String> myList;
那么mylist的add函數(shù)將接受一個(gè)String作為他的參數(shù)，而get函數(shù)將返回一個(gè)String.因?yàn)榉祷亓艘粋€(gè)特定的類(lèi)型，所以不用類(lèi)型轉(zhuǎn)化了。
NOTE：根據(jù)慣例，我們使用一個(gè)唯一的大寫(xiě)字目表示一個(gè)類(lèi)型變量。為了創(chuàng)建一個(gè)泛型，你需在聲明時(shí)傳遞同樣的參數(shù)列表。比如，你要想創(chuàng)建一個(gè)ArrayList來(lái)操作String ，你必須把String放在<>中。如：
List<String> myList = new ArrayList<String>();
再比如，java.util.Map 是這么定義的：
public interface Map<K,V>
K用來(lái)聲明map鍵(KEY)的類(lèi)型而V用來(lái)表示值(VALUE)的類(lèi)型。put和values是這么定義的：
V put(K key, V value)
Collection<V> values()
NOTE:一個(gè)泛型不準(zhǔn)直接的或間接的是java.lang.Throwable的子類(lèi)。因?yàn)楫惓Ｊ窃谶\(yùn)行時(shí)拋出的,所以它不可能預(yù)言什么類(lèi)型的異常將在編譯時(shí)拋出.
列表1的例子將比較List在JDK 1.4 和JDK1.5的不同
package com.brainysoftware.jdk5.app16;
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
public class GenericListTest {
public static void main(String[] args) {
// in JDK 1.4
List stringList1 = new ArrayList();
stringList1.add("Java 1.0 - 5.0");
stringList1.add("without generics");
// cast to java.lang.String
String s1 = (String) stringList1.get(0);
System.out.println(s1.toUpperCase());
// now with generics in JDK 5
List<String> stringList2 = new ArrayList<String>();
stringList2.add("Java 5.0");
stringList2.add("with generics");
// no need for type casting
String s2 = stringList2.get(0);
System.out.println(s2.toUpperCase());
}
}
在列表1中，stringList2是個(gè)泛型。聲明List<String>告訴編譯器List的實(shí)例能接受一個(gè)String對(duì)象。當(dāng)然，在另外的情況中，你能新建能接受各種對(duì)象的List實(shí)例。注意，當(dāng)從List實(shí)例中返回成員元素時(shí)，不需要對(duì)象轉(zhuǎn)化，因?yàn)樗祷氐牧四阆胍念?lèi)型，也就是String.
NOTE:泛型的類(lèi)型檢查(type checking)是在編譯時(shí)完成的.
最讓人感興趣的事情是，一個(gè)泛型是個(gè)類(lèi)型并且能被當(dāng)作一個(gè)類(lèi)型變量。比如，你想你的List儲(chǔ)存lists of Strings,你能通過(guò)把List<String>作為他的類(lèi)型變量來(lái)聲明List。比如：
List<List<String>> myListOfListsOfStrings;
要從myList中的第一個(gè)List重新取得String，你可以這么用：
String s = myListOfListsOfStrings.get(0).get(0);
下一個(gè)列表中的ListOfListsTest類(lèi)示范了一個(gè)List（命名為listOfLists）接受一個(gè)String List作為參數(shù)。
package com.brainysoftware.jdk5.app16;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ListOfListsTest {
public static void main(String[] args) {
List<String> listOfStrings = new ArrayList<String>();
listOfStrings.add("Hello again");
List<List<String>> listOfLists = new ArrayList<List<String>>();
listOfLists.add(listOfStrings);
String s = listOfLists.get(0).get(0);
System.out.println(s); // prints "Hello again"
}
}
另外，一個(gè)泛型接受一個(gè)或多個(gè)類(lèi)型變量。比如，java.util.Map有兩個(gè)類(lèi)型變量s。第一個(gè)定義了鍵（key）的類(lèi)型，第二個(gè)定義了值（value)的類(lèi)型。下面的例子講教我們?nèi)绾问褂脗€(gè)一個(gè)泛型Map.
package com.brainysoftware.jdk5.app16;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class MapTest {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("key1", "value1");
map.put("key2", "value2");
String value1 = map.get("key1");
}
}
在這個(gè)例子中，重新得到一個(gè)key1代表的String值，我們不需要任何類(lèi)型轉(zhuǎn)換。
沒(méi)有參數(shù)的情況下使用泛型
既然在J2SE 5.0中收集類(lèi)型已經(jīng)泛型化，那么，原來(lái)的使用這些類(lèi)型的代碼將如何呢？很幸運(yùn)，他們?cè)贘AVA 5中將繼續(xù)工作，因?yàn)槟隳苁褂脹](méi)有參數(shù)的泛型。比如，你能繼續(xù)像原來(lái)一樣使用List接口，正如下面的例子一樣。
List stringList1 = new ArrayList();
stringList1.add("Java 1.0 - 5.0");
stringList1.add("without generics");
String s1 = (String) stringList1.get(0);
一個(gè)沒(méi)有任何參數(shù)的泛型被稱(chēng)為原型(raw type)。它意味著這些為JDK1.4或更早的版本而寫(xiě)的代碼將繼續(xù)在java 5中工作。
盡管如此，一個(gè)需要注意的事情是，JDK５編譯器希望你使用帶參數(shù)的泛型。否則，編譯器將提示警告，因?yàn)樗J(rèn)為你可能忘了定義類(lèi)型變量s。比如，編譯上面的代碼的時(shí)候你會(huì)看到下面這些警告，因?yàn)榈谝粋€(gè)List被認(rèn)為是原型。
Note: com/brainysoftware/jdk5/app16/GenericListTest.java
uses unchecked or unsafe operations.
Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.
當(dāng)你使用原型時(shí)，如果你不想看到這些警告，你有幾個(gè)選擇來(lái)達(dá)到目的：
1.編譯時(shí)帶上參數(shù)-source 1.4
2.使用@SupressWarnings("unchecked")注釋
3.更新你的代碼，使用List<Object>. List<Object>的實(shí)例能接受任何類(lèi)型的對(duì)象，就像是一個(gè)原型List。然而，編譯器不會(huì)報(bào)錯(cuò)。
使用 ？ 通配符
前面提過(guò)，如果你聲明了一個(gè)List<aType>, 那么這個(gè)List對(duì)aType起作用，所以你能儲(chǔ)存下面這些類(lèi)型的對(duì)象：
1.一個(gè)aType的實(shí)例
2.它的子類(lèi)的實(shí)例(如果aType是個(gè)類(lèi))
3.實(shí)現(xiàn)aType接口的類(lèi)實(shí)例(如果aType是個(gè)接口)
但是，請(qǐng)注意，一個(gè)泛型本身是個(gè)JAVA類(lèi)型，就像java.lang.String或java.io.File一樣。傳遞不同的類(lèi)型變量給泛型可以創(chuàng)建不同的JAVA類(lèi)型。比如，下面例子中l(wèi)ist1和list2引用了不同的類(lèi)型對(duì)象。
List<Object> list1 = new ArrayList<Object>();
List<String> list2 = new ArrayList<String>();
list1指向了一個(gè)類(lèi)型變量s為java.lang.Objects 的List而list2指向了一個(gè)類(lèi)型變量s為String 的List。所以傳遞一個(gè)List<String>給一個(gè)參數(shù)為L(zhǎng)ist<Object>的函數(shù)將導(dǎo)致compile time錯(cuò)誤。下面列表可以說(shuō)明：
package com.brainysoftware.jdk5.app16;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class AllowedTypeTest {
public static void doIt(List<Object> l) {
}
public static void main(String[] args) {
List<String> myList = new ArrayList<String>();
// 這里將產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤
doIt(myList);
}
}
上面的代碼無(wú)法編譯，因?yàn)槟阍噲D傳遞一個(gè)錯(cuò)誤的類(lèi)型給函數(shù)doIt。doIt的參數(shù)是List<Object>二你傳遞的參數(shù)是List<String>。
可以使用 ？ 通配符解決這個(gè)難題。List<?> 意味著一個(gè)對(duì)任何對(duì)象起作用的List。所以，doIt可以改為：
public static void doIt(List<?> l) {}
在某些情況下你會(huì)考慮使用 ? 通配符。比如，你有一個(gè)printList函數(shù)，這個(gè)函數(shù)打印一個(gè)List的所有成員，你想讓這個(gè)函數(shù)對(duì)任何類(lèi)型的List起作用時(shí)。否則，你只能累死累活的寫(xiě)很多printList的重載函數(shù)。下面的列表引用了使用 ? 通配符的printList函數(shù)。
package com.brainysoftware.jdk5.app16;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class WildCardTest {
public static void printList(List<?> list) {
for (Object element : list) {
System.out.println(element);
}
}
public static void main(String[] args) {
List<String> list1 = new ArrayList<String>();
list1.add("Hello");
list1.add("World");
printList(list1);
List<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
list2.add(100);
list2.add(200);
printList(list2);
}
}
這些代碼說(shuō)明了在printList函數(shù)中，List<?>表示各種類(lèi)型的List對(duì)象。然而，請(qǐng)注意，在聲明的時(shí)候使用 ? 通配符是不合法的，像這樣：
List<?> myList = new ArrayList<?>(); // 不合法
如果你想創(chuàng)建一個(gè)接收任何類(lèi)型對(duì)象的List，你可以使用Object作為類(lèi)型變量，就像這樣：
List<Object> myList = new ArrayList<Object>();
在函數(shù)中使用界限通配符
在之前的章節(jié)中，你學(xué)會(huì)了通過(guò)傳遞不同的類(lèi)型變量s來(lái)創(chuàng)建不同JAVA類(lèi)型的泛型，但并不考慮類(lèi)型變量s之間的繼承關(guān)系。在很多情況下，你想一個(gè)函數(shù)有不同的List參數(shù)。比如，你有一個(gè)函數(shù)getAverage，他返回了一個(gè)List中成員的平均值。然而，如果你把List<Number>作為getAverage的參數(shù)，你就沒(méi)法傳遞List<Integer> 或List<Double>參數(shù)，因?yàn)長(zhǎng)ist<Number>和List<Integer> 和List<Double>不是同樣的類(lèi)型。
你能使用原型或使用通配符，但這樣無(wú)法在編譯時(shí)進(jìn)行安全類(lèi)型檢查，因?yàn)槟隳軅鬟f任何類(lèi)型的List，比如List<String>的實(shí)例。你可以使用List<Number>作為參數(shù)，但是你就只能傳遞List<Number>給函數(shù)。但這樣就使你的函數(shù)功能減少，因?yàn)槟憧赡芨嗟臅r(shí)候要操作List<Integer>或List<Long>，而不是List<Number>。
J2SE5.0增加了一個(gè)規(guī)則來(lái)解決了這種約束，這個(gè)規(guī)則就是允許你定義一個(gè)上界(upper bound) 類(lèi)型變量.在這種方式中，你能傳遞一個(gè)類(lèi)型或它的子類(lèi)。在上面getAverage函數(shù)的例子中，你能傳遞一個(gè)List<Number>或它的子類(lèi)的實(shí)例，比如List<Integer> or List<Float>。
使用上界規(guī)則的語(yǔ)法這么定義的：GenericType<? extends upperBoundType>. 比如，對(duì)getAverage函數(shù)的參數(shù)，你可以這么寫(xiě)List<? extends Number>. 下面例子說(shuō)明了如何使用這種規(guī)則。
package com.brainysoftware.jdk5.app16;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class BoundedWildcardTest {
public static double getAverage(List<? extends Number> numberList)
{
double total = 0.0;
for (Number number : numberList)
total += number.doubleValue();
return total/numberList.size();
}
public static void main(String[] args) {
List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
integerList.add(3);
integerList.add(30);
integerList.add(300);
System.out.println(getAverage(integerList)); // 111.0
List<Double> doubleList = new ArrayList<Double>();
doubleList.add(3.0);
doubleList.add(33.0);
System.out.println(getAverage(doubleList)); // 18.0
}
}
由于有了上界規(guī)則，上面例子中的getAverage函數(shù)允許你傳遞一個(gè)List<Number> 或一個(gè)類(lèi)型變量是任何java.lang.Number子類(lèi)的List。
下界規(guī)則
關(guān)鍵字extends定義了一個(gè)類(lèi)型變量的上界。通過(guò)使用super關(guān)鍵字，我們可以定義一個(gè)類(lèi)型變量的下界，盡管使用的情況不多。比如，如果一個(gè)函數(shù)的參數(shù)是List<? super Integer>，那么意味著你可以傳遞一個(gè)List<Integer>的實(shí)例或者任何java.lang.Integer的超類(lèi)(superclass)。
創(chuàng)建泛型
前面的章節(jié)主要說(shuō)明了如何使使用泛型，特別是集合框架中的類(lèi)。現(xiàn)在我們開(kāi)始學(xué)習(xí)如何寫(xiě)自己的泛型。
基本上，除了聲明一些你想要使用的類(lèi)型變量s外，一個(gè)泛型和別的類(lèi)沒(méi)有什么區(qū)別。這些類(lèi)型變量s位于類(lèi)型后面的<>中。比如，下面的Point就是個(gè)泛型。一個(gè)Point對(duì)象代表了一個(gè)系統(tǒng)中的點(diǎn)，它有橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。通過(guò)使Point泛型化，你能定義一個(gè)點(diǎn)實(shí)例的精確程度。比如，如果一個(gè)Point對(duì)象需要非常精確，你就把Double作為類(lèi)型變量。否則，Integer 就夠了。
package com.brainysoftware.jdk5.app16;
public class Point<T> {
T x;
T y;
public Point(T x, T y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
public T getX() {
return x;
}
public T getY() {
return y;
}
public void setX(T x) {
this.x = x;
}
public void setY(T y) {
this.y = y;
}
}
在這個(gè)例子中，T是Point的類(lèi)型變量 。T是getX和getY的返回值類(lèi)型，也是setX和setY的參數(shù)類(lèi)型。此外，構(gòu)造函數(shù)結(jié)合兩個(gè)T參數(shù)。
使用point類(lèi)就像使用別的類(lèi)一樣。比如，下面的例子創(chuàng)建了兩個(gè)Point對(duì)象：ponint1和point2。前者把Integer作為類(lèi)型變量，而后者把Double作為類(lèi)型變量。
Point<Integer> point1 = new Point<Integer>(4, 2);
point1.setX(7);
Point<Double> point2 = new Point<Double>(1.3, 2.6);
point2.setX(109.91);
總結(jié)
泛型使代碼在編譯時(shí)有了更嚴(yán)格的類(lèi)型檢查。特別是在集合框架中，泛型有兩個(gè)作用。第一，他們?cè)黾恿藢?duì)集合類(lèi)型在編譯時(shí)的類(lèi)型檢查，所以集合類(lèi)所能持有的類(lèi)型對(duì)傳遞給它的參數(shù)類(lèi)型起了限制作用。比如你創(chuàng)建了一個(gè)持有strings的java.util.List實(shí)例，那么他就將不能接受Integers或別的類(lèi)型。其次，當(dāng)你從一個(gè)集合中取得一個(gè)元素時(shí)，泛型消除了類(lèi)型轉(zhuǎn)換的必要。
泛型能夠在沒(méi)有類(lèi)型變量的情況下使用，比如，作為原型。這些措施讓Java 5之前的代碼能夠運(yùn)行在JRE 5中。但是，對(duì)新的應(yīng)用程序，你最好不要使用原型，因?yàn)橐院驤ava可能不支持他們。
你已經(jīng)知道通過(guò)傳遞不同類(lèi)型的類(lèi)型變量給泛型可以產(chǎn)生不同的JAVA類(lèi)型。就是說(shuō)List<String>和List<Object>的類(lèi)型是不同的。盡管String是java.lang.Object。但是傳遞一個(gè)List<String>給一個(gè)參數(shù)是List<Object>的函數(shù)會(huì)參數(shù)會(huì)產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤（compile error）。函數(shù)能用 ? 通配符使其接受任何類(lèi)型的參數(shù)。List<?> 意味著任何類(lèi)型的對(duì)象。
最后，你已經(jīng)看到了寫(xiě)一個(gè)泛型和別的一般JAVA類(lèi)沒(méi)有什么區(qū)別。你只需要在類(lèi)型名稱(chēng)后面的<>中聲明一系列的類(lèi)型變量s就行了。這些類(lèi)型變量s就是返回值類(lèi)型或者參數(shù)類(lèi)型。根據(jù)慣例，一個(gè)類(lèi)型變量用一個(gè)大寫(xiě)字母表示。