2006 年 8 月 9 日 星期三

管中窺虎

在學習 java 1.5 的過程中，我使用了 sun 公布的 tutorial ，這份文檔寫的比較詳盡易明，但是對于想快速了解 tiger 而且具有較好 java 基礎的人來說，大篇幅的英文文檔是比較耗時間和非必需的，所以我將會歸納這份文檔的主要內容，在保證理解的底線上，盡力減少閱讀者需要的時間。

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在以下地址可以進入各新增語言特色介紹以及下載相關文檔（若有）。

http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/relnotes/features.html

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這一篇是接著上文繼續的，在這里補充說明，雖然我希望以雙語寫作，但是把英文文檔翻譯過來后再翻譯回去，似乎是件好傻的事情。。。所以這些翻譯并精簡的文章算是個例外吧。

第一道虎紋： generic －泛型 / 類屬（二）

泛型方法

假設我們想把一個數組的元素都放到一個容器類里，下面是第一次嘗試：

static ? void ?fromArrayToCollection(Object[]?a,?Collection? < ? ? ? > ?c)? {?

?? for ?(Object?o?:?a)? {?
?????????c.add(o);? // ?compile?time?error?

??}
} ?

現在你應該學會了不去犯初學者的錯誤，用

好了，主角登場：泛型方法

static ? < ?T? > ? void ?fromArrayToCollection(T[]?a,?Collection? < ?T? > ?c)? {?

?? for ?(T?o?:?a)? {?
?????????c.add(o);? // ?correct?

????}
} ?

方法的聲明加入了類型參數，在上面這個方法里，如果

Object[]?oa? = ? new ?Object[ 100 ];?

Collection? < ?Object? > ?co? = ? new ?ArrayList? < ?Object? > ?();?

fromArrayToCollection(oa,?co);? // ?T?inferred?to?be?Object?

String[]?sa? = ? new ?String[ 100 ];?

Collection? < ?String? > ?cs? = ? new ?ArrayList? < ?String? > ?();?

fromArrayToCollection(sa,?cs);? // ?T?inferred?to?be?String?

fromArrayToCollection(sa,?co);? // ?T?inferred?to?be?Object?

Integer[]?ia? = ? new ?Integer[ 100 ];?

Float[]?fa? = ? new ?Float[ 100 ];?

Number[]?na? = ? new ?Number[ 100 ];?

Collection? < ?Number? > ?cn? = ? new ?ArrayList? < ?Number? > ?();?

fromArrayToCollection(ia,?cn);? // ?T?inferred?to?be?Number?

fromArrayToCollection(fa,?cn);? // ?T?inferred?to?be?Number?

fromArrayToCollection(na,?cn);? // ?T?inferred?to?be?Number?

fromArrayToCollection(na,?co);? // ?T?inferred?to?be?Object?

fromArrayToCollection(na,?cs);? // ?compile-time?error?

??

注意到我們并沒有真正的傳入一個類型實參，而是由編譯器以方法的實際參數對象來推斷，它推斷出使得這次方法調用成立的類型，并盡可能地特化這個類型。比如說如果

現在看來，泛型方法和通配符有些共通的地方，使得類屬有一定的靈活性。那么什么時候用泛型方法，什么時候用通配符？看看下面的例子：

?interface?Collection?<?E?>?{?

???public?boolean?containsAll(Collection?<???>?c);?

???public?boolean?addAll(Collection?<???extends?E?>?c);?

}?

以及：

?interface?Collection?<?E?>?{?

???public?<?T?>?boolean?containsAll(Collection?<?T?>?c);?

???public?<?T?extends?E?>?boolean?addAll(Collection?<?T?>?c);?

???//?注意類型變量也可以有上限哦～?

}?

這兩種方式都達成了同樣的目的，使得方法有了多態性。然而注意到在每個方法的聲明中，

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而且有趣的是，它們并非水火不容，反而可以精妙配合，如下：

?class?Collections?{?

??public?static?<?T?>?void?copy(List?<?T?>?dest,?List?<???extends?T?>?src)?{??}?

}?

這個合作使得

?class?Collections?{?

???public?static?<?T,?S?extends?T?>?void?copy(List?<?T?>?dest,?List?<?S?>?src)?{??}?

}?

那么

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下面是給幾何圖形家族添加了一個有記憶功能的繪圖方法，展示了泛型方法的使用，有興趣就看看，略過也不影響下一步的學習。

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static ?List? < ?List? < ? ? ? extends ?Shape? >> ?history? = ? new ?ArrayList? < ?List? < ? ? ? extends ?Shape? >> ?();?

??? public ? void ?drawAll(List? < ? ? ? extends ?Shape? > ?shapes)? {?

???????????history.addLast(shapes);?

???????for?(Shape?s:?shapes)?{?

???????????s.draw(?this?);?

??????????}?

} ?

??

?

這里又再談談命名規范的事情，用 T 來表示類型（ type ）就是個很好的選擇，假如已經沒有更多的背景信息的話，而在泛型方法里就是這樣子，我們只是想表達一個類型。那么如果有多個參數出現，那么用 T 的街坊鄰里就不錯， S 啊，什么的。如果方法出現在一個泛型類里，就主要避免類的泛型變量和方法的泛型變量同名混淆，同樣的，泛型類的嵌套泛型類也應該注意。

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和遺老們打交道

很顯然的，這個星球上存在的 java 代碼里，沒有引入泛型的還是多數，它們也不會一夜走進新社會，怎么把它們轉換為泛型的會在晚些再談及，現在我們談談和它們打交道的事情。這包括兩方面：在引入泛型的代碼里使用老代碼，在老代碼上使用引入了泛型的代碼。

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首先看看前者，看例子：

public ? interface ?Part? {??} ?

public ? class ?Inventory? {? /**?*/ /** ?

*?Adds?a?new?Assembly?to?the?inventory?database.?

*?The?assembly?is?given?the?name?name,?and?consists?of?a?set?

*?parts?specified?by?parts.?All?elements?of?the?collection?parts?

*?must?support?the?Part?interface.?

* */ ?

public ? static ? void ?addAssembly(String?name,?Collection?parts)? {??} ?

public ? static ?Assembly?getAssembly(String?name)? {??} ?

} ?

public ? interface ?Assembly? {?

???Collection?getParts();? // ?Returns?a?collection?of?Parts?

} ?

public ? class ?Blade? implements ?Part?? {} ?

public ? class ?Guillotine? implements ?Part? {} ?

public ? class ?Main? {?

?public?static?void?main(String[]?args)?{?

???Collection?<?Part?>?c?=?new?ArrayList?<?Part?>?();?

???c.add(new?Guillotine())?;?

???c.add(new?Blade());?

???Inventory.addAssembly(”thingee”,?c);?

???Collection?<?Part?>?k?=?Inventory.getAssembly(”thingee”).getParts();//?琢磨一下這里？?

}?

} ?

上面的代碼有沒有問題？如果前面的內容里你沒打瞌睡，你應該發現注解處的那個語句很有問題，類型不安全問題。我們稱Collection這種不帶類型參數的使用叫做原始類型，編譯器無法保證這樣子的容器類放了什么東西，但是編譯器會以不那么嚴格的標準去要求這個舊社會的人，否則，老代碼將完全不能在1.5里使用，編譯器會發出一個unchecked warning，怎么處理由你來決定。這樣的設計是符合實際的，否則就是和已有代碼徹底決裂。

雖然這樣的調用會有錯誤的風險，但總比你完全不用泛型機制好，因為至少你保證了在你的這一端的類型安全，而且總有一天，英特那雄耐爾一定會實現。。。。 J

嚴肅地回到我們的話題，既然有風險，那么當你得到了這樣的警告時，小心檢查則是目前最好的對策。

但是，如果你不理會一個這樣的警告，而且事實上你真的犯了一個類型安全的錯誤，會發生什么呢？

消除與翻譯

?

?public?String?loophole(Integer?x)?{?List?<?String?>?ys?=?new?LinkedList?<?String?>?();?

???List?xs?=?ys;?

??????xs.add(x);?//?compile-time?unchecked?warning?

??????return?ys.iterator().next();?

}?

這個警告所在的地方確實是有問題的，一個

?public?String?loophole(Integer?x)?{?

???List?ys?=?new?LinkedList;?

???List?xs?=?ys;?

???xs.add(x);?

???return?(String)?ys.iterator().next();?//?run?time?error?

}?

它們會得到同樣的錯誤：一個

為什么呢？因為泛型在 java 編譯器里是以一種稱為“消除”的前端轉換實現的，你幾乎，我說幾乎，可以認為是一種代碼到代碼的翻譯，象上面這樣，把帶泛型的版本翻譯成不帶泛型的版本，接下來，當代碼的執行交到 JVM 的手里時，它可不管你是哪朝代的人，有錯就是有錯，類型安全的基本政策不動搖，即使你手里拽著 unchecked warnings 的證明。

基本上，消除機制就是把類型信息都扔掉了， List<String> 變成了 List ，上限通常都變成了 Object ，而且，當轉換后的代碼不符合泛型里的類型限制時，就添加一個類型轉換，就是上例中那個 String 的轉換會出現的原因。

消除機制的細節不是這里討論的內容，這里簡單的讓你了解一些需要了解的情況而已。

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假如你的代碼更新為：

?public?String?loophole(Integer?x)?{?

???List?ys?=?new?LinkedList;?

???List?xs?=?ys;?

???xs.add(x);?

????return?(String)?ys.iterator().next();?//?run?time?error?

}?

而調用這個代碼的老客戶代碼是：

public ? class ?Blade? implements ?Part?? {?

} ?

public ? class ?Guillotine? implements ?Part? {?

} ?

public ? class ?Main? {? public ? static ? void ?main(String[]?args)? {?

???Collection?c? = ? new ?ArrayList();?

???c.add( new ?Guillotine())?;?

???c.add( new ?Blade());?

???Inventory.addAssembly(”thingee”,?c);? // ?1:?unchecked?warning?

???Collection?k? = ?Inventory.getAssembly(”thingee”).getParts();?

}

?

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也就是在老代碼里調用泛型化了的代碼。

如注解 1 所示，會有警告出現，原因你也已經了解了。你可以在編譯時選擇用 1.4 的環境，那么就不會有警告出現，但同樣你也失去了 1.5 帶來的各種新特色了。

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這一篇到此為止，下一篇將看看一些還需要補充說明的地方，但并不意味著內容會很簡單。

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