类容器<E>
私有 E[] 元素;
私有整数索引;
容器(整型)
元素 = (E[]) 新对象 [大小];
指数 = 0;
void add(E 元素)
元素[索引++] = 元素;
E get(int 索引)
返回元素[索引];
整数大小()
回报指数;
公开课 GenDemo
public static void main(String[] args)
容器<字符串> con = 新容器<字符串>(5);
con.add("北");
con.add("南");
con.add("东");
con.add("西");
for (int i = 0; i < con.size(); i++)
System.out.println(con.get(i));
清单 1 演示了在存储适当参数类型的对象的简单容器类型的上下文中的泛型类型声明和用法。为了保持代码简单,我省略了错误检查。
在Container类声明本身通过指定是一个通用型形式类型参数列表。类型参数E用于标识存储元素的类型、要添加到内部数组的元素以及检索元素时的返回类型。
该Container(int size)构造函数创建经由所述阵列elements = (E[]) new Object[size];。如果你想知道为什么我没有指定elements = new E[size];,原因是它不可能。这样做可能会导致ClassCastException.
编译清单 1 ( javac GenDemo.java)。该(E[])投使编译器输出一个关于演员是未经检查的警告。它标记了从Object[]to向下转换E[]可能违反类型安全的可能性,因为它Object[]可以存储任何类型的对象。
但是请注意,在这个例子中没有办法违反类型安全。根本不可能E在内部数组中存储非对象。为Container(int size)构造函数添加前缀@SuppressWarnings("unchecked")会抑制此警告消息。
执行java GenDemo以运行此应用程序。您应该观察到以下输出:
Java 中的边界类型参数
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该E中Set是一个的例子无限制类型参数,因为你可以通过任何实际类型参数E。例如,您可以指定Set,Set或Set。
有时您会想要限制可以传递给类型参数的实际类型参数的类型。例如,您可能希望将类型参数限制为仅接受Employee及其子类。
您可以通过指定上限来限制类型参数,上限是作为可以作为实际类型参数传递的类型的上限的类型。使用保留字extends后跟上限的类型名称来指定上限。
例如,class Employees限制可以传递Employees给Employee或子类(例如,Accountant)的类型。指定new Employees将是合法的,而new Employees将是非法的。
您可以为一个类型参数分配多个上限。但是,第一个边界必须始终是类,附加边界必须始终是接口。每个边界与它的前一个边界用一个和号 ( &)分开。查看清单 2。
清单 2:(GenDemo.java版本 2)
导入 java.math.BigDecimal;
导入 java.util.Arrays;
抽象类员工
私人 BigDecimal hourlySalary;
私人字符串名称;
员工(字符串名称,BigDecimal hourlySalary)
this.name = 名称;
this.hourlySalary = hourlySalary;
公共 BigDecimal getHourlySalary()
返还时薪;
公共字符串 getName()
返回名称;
公共字符串 toString()
返回名称 + ":" + hourlySalary.toString();
类 Accountant 扩展 Employee 实现 Comparable<Accountant>
会计师(字符串名称,BigDecimal hourlySalary)
超级(姓名,时薪);
public int compareTo(会计帐户)
返回 getHourlySalary().compareTo(acct.getHourlySalary());
class SortedEmployees<E extends Employee & Comparable<E>>
私人 E[] 员工;
私有整数索引;
@SuppressWarnings("未选中")
SortedEmployees(整数大小)
雇员 = (E[]) 新雇员 [大小];
整数索引 = 0;
无效添加(E emp)
员工[索引++] = emp;
Arrays.sort(employees, 0, index);
E get(int 索引)
返回员工[索引];
整数大小()
回报指数;
公开课 GenDemo
public static void main(String[] args)
SortedEmployees<Accountant> se = new SortedEmployees<Accountant>(10);
se.add(new Accountant("John Doe", new BigDecimal("35.40")));
se.add(new Accountant("George Smith", new BigDecimal("15.20")));
se.add(new Accountant("Jane Jones", new BigDecimal("25.60")));
for (int i = 0; i < se.size(); i++)
System.out.println(se.get(i));
清单 2 的Employee类抽象了领取小时工资的雇员的概念。这个类是由 子类化的Accountant,它也实现Comparable以指示Accountant可以根据它们的自然顺序比较 s,在这个例子中恰好是小时工资。
该java.lang.Comparable接口被声明为具有名为 的单个类型参数的泛型类型T。此接口提供了一种int compareTo(T o)方法,将当前对象与参数(类型T)进行比较,当此对象小于、等于或大于指定对象时,返回负整数、零或正整数。
本SortedEmployees类可以存储Employee实现子类的实例Comparable在一个内部数组。添加子类实例后,该数组按小时工资的升序排序(通过java.util.Arrays类的void sort(Object[] a, int fromIndex, int toIndex)类方法)Employee。
编译清单 2 ( javac GenDemo.java) 并运行应用程序 ( java GenDemo)。您应该观察到以下输出:
乔治·史密斯:15.20
简·琼斯:25.60
约翰·多伊:35.40
下界和泛型类型参数
不能为泛型类型参数指定下限
考虑通配符
假设要打印出一个对象列表,而不管这些对象是字符串、员工、形状还是其他类型。您的第一次尝试可能类似于清单 3 中所示的内容。
清单 3:(GenDemo.java版本 3)
导入 java.util.ArrayList;
导入 java.util.Iterator;
导入 java.util.List;
公开课 GenDemo
public static void main(String[] args)
List<String> 方向 = new ArrayList();
方向。添加(“北”);
方向。添加(“南”);
方向。添加(“东”);
方向。添加(“西”);
打印列表(方向);
List<Integer> grades = new ArrayList();
Grades.add(new Integer(98));
Grades.add(new Integer(63));
Grades.add(new Integer(87));
打印列表(成绩);
static void printList(List<Object> list)
Iterator<Object> iter = list.iterator();
而 (iter.hasNext())
System.out.println(iter.next());
字符串列表或整数列表是对象列表的子类型似乎是合乎逻辑的,但是当您尝试编译此列表时编译器会抱怨。具体来说,它告诉您不能将字符串列表转换为对象列表,对于整数列表也是如此。
您收到的错误消息与泛型的基本规则有关:
对于给定的子类型X型的ÿ,并给予ģ作为原料类型声明,ģ不是A的子类型ģ 。
根据这个规则,虽然String和java.lang.Integer是 的子类型java.lang.Object,但并不是List和List是 的子类型List。
为什么我们有这个规则?请记住,泛型旨在在编译时捕获类型安全违规,这很有帮助。如果没有泛型,你更有可能在凌晨 2 点被叫去工作,因为你的 Java 程序抛出了 aClassCastException并崩溃了!
作为示范,让我们假设List 是的一个亚型List。如果这是真的,您可能会得到以下代码:
List<String> 方向 = new ArrayList<String>();
List<Object> 对象 = 方向;
objects.add(new Integer());
字符串 s = objects.get(0);
此代码片段基于数组列表创建字符串列表。然后它将这个列表向上转换为一个对象列表(这是不合法的,但现在只是假装它是)。接下来,它将一个整数添加到对象列表中,这违反了类型安全。问题出现在最后一行,ClassCastException因为无法将存储的整数转换为字符串,所以会抛出该问题。
您可以通过将类型对象传递List给printList()清单 3 中的方法来防止这种类型安全的违反。但是,这样做不会很有用。相反,您可以使用通配符来解决问题,如清单 4 所示。
清单 4:(GenDemo.java版本 4)
导入 java.util.ArrayList;
导入 java.util.Iterator;
导入 java.util.List;
公开课 GenDemo
public static void main(String[] args)
List<String> 方向 = new ArrayList<String>();
方向。添加(“北”);
方向。添加(“南”);
方向。添加(“东”);
方向。添加(“西”);
打印列表(方向);
List<Integer> grades = new ArrayList<Integer>();
Grades.add(Integer.valueOf(98));
Grades.add(Integer.valueOf(63));
Grades.add(Integer.valueOf(87));
打印列表(成绩);
static void printList(List<?> list)
迭代器<?> iter = list.iterator();
而 (iter.hasNext())
System.out.println(iter.next());
在清单 4 中,我使用通配符(?符号)代替Object参数列表和 printList(). 因为这个符号代表任何类型的,是合法的通过List和List这种方法。
编译清单 4 ( javac GenDemo.java) 并运行应用程序 ( java GenDemo)。应该观察到以下输出:
发现泛型方法
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现在假设要将一个对象列表复制到另一个受过滤器约束的列表中。可能会考虑声明一个void copy(List src, List dst, Filter filter)方法,但此方法只能复制Lists 的Objects 而不能复制其他任何内容。
要传递任意类型的源和目标列表,需要使用通配符作为类型占位符。例如,请考虑以下copy()方法:
void copy(List<?> src, List<?> dest, Filter filter)
for (int i = 0; i < src.size(); i++)
如果(过滤器。接受(src.get(i)))
dest.add(src.get(i));
这个方法的参数列表是正确的,但是有问题。根据编译器,dest.add(src.get(i));违反了类型安全。这?意味着任何类型的对象都可以是列表的元素类型,并且源和目标元素类型可能不兼容。
例如,如果源列表是 a ListofShape并且目标列表是 a Listof String,并且copy()允许继续,则ClassCastException在尝试检索目标列表的元素时将抛出。
可以通过为通配符提供上限和下限来部分解决此问题,如下所示:
void copy(List<? extends String> src, List<? super String> dest, Filter filter)
for (int i = 0; i < src.size(); i++)
如果(过滤器。接受(src.get(i)))
dest.add(src.get(i));
可以通过指定extends后跟类型名称来为通配符提供上限。同样,可以通过指定super后跟类型名称来为通配符提供下限。这些界限限制了可以作为实际类型参数传递的类型。
在该示例中,可以将 extends String任何实际类型参数解释为碰巧是String或子类。类似地,可以将?super String任何实际类型参数解释为碰巧是String超类或超类。因为Stringis final,这意味着它不能扩展,只能传递对象的源列表String和String或Object对象的目标列表,这不是很有用。
可以通过使用泛型方法来完全解决这个问题,泛型方法是具有类型泛化实现的类或实例方法。泛型方法声明遵循以下语法:
< formalTypeParameterList > returnType 标识符(parameterList)
泛型方法的形式类型参数列表在其返回类型之前。它由类型参数和可选的上限组成。类型参数可以用作返回类型并且可以出现在参数列表中。
清单 5 演示了如何声明和调用(调用)一个泛型copy()方法。
清单 5:(GenDemo.java版本 5)
导入 java.util.ArrayList;
导入 java.util.List;
公开课 GenDemo
public static void main(String[] args)
List<Integer> grades = new ArrayList<Integer>();
整数 [] 等级值 =
Integer.valueOf(96),
Integer.valueOf(95),
Integer.valueOf(27),
Integer.valueOf(100),
Integer.valueOf(43),
Integer.valueOf(68)
for (int i = 0; i <gradeValues.length; i++)
Grades.add(gradeValues[i]);
List<Integer> failedGrades = new ArrayList<Integer>();
复制(成绩,失败成绩,新过滤器<整数>()
公共布尔接受(整数等级)
返回 grade.intValue() <= 50;
for (int i = 0; i < failedGrades.size(); i++)
System.out.println(failedGrades.get(i));
static <T> void copy(List<T> src, List<T> dest, Filter<T> 过滤器)
for (int i = 0; i < src.size(); i++)
如果(过滤器。接受(src.get(i)))
dest.add(src.get(i));
接口过滤器<T>
布尔接受(T o);
在清单 5 中,我声明了一个 void copy(List src, List dest, Filter filter)泛型方法。编译器注意到,每个的类型src,dest以及filter参数包括类型参数T。这意味着在方法调用期间必须传递相同的实际类型参数,并且编译器通过检查调用来推断此参数。
如果编译清单 5 ( javac GenDemo.java) 并运行应用程序 ( java GenDemo),您应该观察到以下输出:
泛型和类型推断
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Java 编译器包括一个类型推断算法,用于在实例化泛型类、调用类的泛型构造函数或调用泛型方法时识别实际类型参数。
泛型类实例化
在 Java SE 7 之前,必须在实例化泛型类时为变量的泛型类型和构造函数指定相同的实际类型参数。考虑以下示例:
Map<String, Set<String>> 弹珠 = new HashMap<String, Set<Integer>>();
String, Set构造函数调用中冗余的实际类型参数使源代码变得混乱。为了帮助您消除这种混乱,Java SE 7 修改了类型推断算法,以便您可以用空列表 ( <>)替换构造函数的实际类型参数,前提是编译器可以从实例化上下文中推断类型参数。
非正式地,<>被称为菱形运算符,尽管它不是真正的运算符。使用菱形运算符会产生以下更简洁的示例:
Map<String, Set<String>> 弹珠 = new HashMap<>();
要在泛型类实例化期间利用类型推断,您必须指定菱形运算符。考虑以下示例:
Map<String, Set<String>> 弹珠 = new HashMap();
编译器生成“未经检查的转换警告”,因为HashMap()构造函数引用java.util.HashMap原始类型而不是Map<String, Set>类型。
通用构造函数调用
泛型和非泛型类可以声明泛型构造函数,其中构造函数具有形式类型参数列表。例如,您可以使用泛型构造函数声明以下泛型类:
公共类 Box<E>
公共 <T> 盒子(T t)
此声明指定Box具有正式类型参数的泛型类E。它还指定了具有形式类型参数的泛型构造函数T。考虑以下示例:
new Box<Marble>("Aggies")
这个表达式实例化Box,传递Marble给E. 此外,编译器推断StringasT的实际类型参数,因为调用的构造函数的参数是一个String对象。
我们可以进一步利用菱形运算符来消除Marble构造函数调用中的实际类型参数,只要编译器可以从实例化上下文中推断出这个类型参数:
Box<Marble> box = new Box<>("Aggies");
编译器推断泛型类的Marble形式类型参数E的类型Box,并推断该泛型类的构造函数的String形式类型参数T的类型。
泛型方法调用
调用泛型方法时,您不必提供实际的类型参数。相反,类型推断算法检查调用和相应的方法声明以找出调用的类型参数。推理算法识别参数类型和(如果可用)分配或返回结果的类型。
该算法尝试识别适用于所有参数的最具体的类型。例如,在下面的代码片段中,类型推断确定java.io.Serializable接口new TreeSet()是传递给select() — TreeSetimplements的第二个参数 ( )的类型Serializable:
可序列化 s = select("x", new TreeSet<String>());
static <T> T select(T a1, T a2)
返回a2;
我之前介绍了static void copy(List src, List dest, Filter filter)一个将源列表复制到目标列表的通用类方法,并且受过滤器的约束来决定复制哪些源对象。由于类型推断,您可以指定copy(/.../);调用此方法。没有必要指定实际的类型参数。
您可能会遇到需要指定实际类型参数的情况。对于copy()或 另一个类方法,您可以在类名和成员访问运算符 ( .)之后指定参数,如下所示:
GenDemo.<Integer>copy(grades, failedGrades, new Filter() );
对于实例方法,语法几乎相同。然而,实际类型参数将跟随构造函数调用和成员访问运算符,而不是跟随类名和运算符:
new GenDemo().<Integer>copy(grades, failedGrades, new Filter() );
Java中泛型的批评和局限性
虽然泛型本身可能没有争议,但它们在 Java 语言中的特定实现一直存在争议。泛型被实现为一个编译时特性,相当于消除强制转换的语法糖。编译器在编译源代码后丢弃泛型类型或泛型方法的形式类型参数列表。这种“丢弃”行为被称为类型擦除(或简称擦除)。泛型中擦除的其他示例包括在代码类型不正确时将强制转换插入适当的类型,以及用其上限替换类型参数(例如Object)。
擦除防止泛型类型可具体化(在运行时暴露完整的类型信息)。因此,Java 虚拟机无法区分例如Set和Set; 在运行时,只有原始类型Set可用。相比之下,原始类型、非泛型类型(Java 5 之前的引用类型)、原始类型和通配符调用是可具体化的。
泛型无法具体化导致了几个限制:
除了一个例外,instanceof运算符不能与参数化类型一起使用。例外是无界通配符。例如,您不能指定Set shapes = null; if (shapes instanceof ArrayList) {}. 相反,您需要将instanceof表达式更改为shapes instanceof ArrayList<?>,它演示了一个无界通配符。或者,您可以指定shapes instanceof ArrayList,它演示原始类型(并且这是首选用途)。
一些开发人员指出,您不能使用 Java 反射来获取类文件中不存在的泛型信息。然而,在Java Reflection: Generics开发人员 Jakob Jenkov 中指出了一些泛型信息存储在类文件中的情况,这些信息可以被反射访问。
不能在数组创建表达式中使用类型参数;例如elements = new E[size];。generic array creation如果您尝试这样做,编译器将报告错误消息。
鉴于擦除的局限性,可能想知道为什么使用擦除来实现泛型。原因很简单:Java 编译器被重构为使用擦除,以便泛型代码可以与非泛型的遗留 Java 代码互操作(引用类型不能参数化)。如果没有这种向后兼容性,遗留 Java 代码将无法在支持泛型的 Java 编译器中编译。
泛型和堆污染
在使用泛型时,您可能会遇到堆污染,其中参数化类型的变量引用不属于该参数化类型的对象(例如,如果原始类型与参数化类型混合)。在这种情况下,编译器会报告“未经检查的警告”,因为无法验证涉及参数化类型(如强制转换或方法调用)的操作的正确性。考虑清单 6。
清单 6:演示堆污染
导入 java.util.Iterator;
导入 java.util.Set;
导入 java.util.TreeSet;
公共类 HeapPollutionDemo
public static void main(String[] args)
Set s = new TreeSet<Integer>();
Set<String> ss = s;
s.add(Integer.valueOf(42));
Iterator<String> iter = ss.iterator();
而 (iter.hasNext())
String str = iter.next();
System.out.println(str);
变量ss具有参数化类型Set。当Set被引用的s分配给 时ss,编译器会生成未经检查的警告。这样做是因为编译器无法确定它s是指Set类型(它不是)。结果是堆污染。(编译器允许此分配以保持与不支持泛型的遗留 Java 版本的向后兼容性。此外,擦除转换Set为Set,导致一个Set被分配给另一个Set。)
编译器在调用Set的add()方法的行上生成第二个未经检查的警告。这样做是因为它无法确定变量s是指 aSet还是Set类型。这是另一种堆污染情况。(编译器允许此方法调用,因为擦除转换Set的boolean add(E e)方法为boolean add(Object o),它可以将任何类型的对象添加到集合中,包括 的Integer子类型Object。)
This video file cannot be played.(Error Code: 232001)
包含可变参数 (varargs) 参数的通用方法也会导致堆污染。清单 7 展示了这个场景。
清单 7:在不安全的可变参数上下文中演示堆污染
导入 java.util.Arrays;
导入 java.util.List;
公共类 UnsafeVarargsDemo
public static void main(String[] args)
不安全(Arrays.asList(“A”,“B”,“C”),
Arrays.asList("D", "E", "F"));
静态无效不安全(列表<字符串>... l)
Object[] oArray = l;
oArray[0] = Arrays.asList(Double.valueOf(3.5));
字符串 s = l[0].get(0);
的Object[] oArray = l; 赋值引入了堆污染的可能性。其值List类型的参数化的类型不匹配的参数类型(String)的参数的可变参数l可以被分配给数组变量oArray。但是,编译器不会生成未经检查的警告,因为它在转换List... l为List[] l. 这个赋值是有效的,因为变量l有类型List[],它是子类型Object[]。
此外,当将List任何类型的对象分配给的任何oArray数组组件时,编译器不会发出警告或错误;例如,oArray[0] = Arrays.asList(Double.valueOf(3.5));。此赋值分配给包含单个对象oArray的List对象的第一个数组组件Double。
该String s = l[0].get(0);分配是有问题的。存储在 variable 的第一个数组组件中的对象l具有 type List,但此赋值需要一个 type 的对象List。结果,JVM 抛出ClassCastException.
编译清单 7 源代码 ( javac -Xlint:unchecked UnsafeVarargsDemo.java)。在 Java SE 12 下编译时,您应该观察到以下输出(稍微重新格式化以提高可读性):
UnsafeVarargsDemo.java:8: 警告: [unchecked] 未经检查的泛型数组
为 varargs 参数创建
类型列表<字符串>[]
不安全(Arrays.asList(“A”,“B”,“C”),
UnsafeVarargsDemo.java:12: 警告: [unchecked] 可能的堆污染
来自参数化可变参数类型
列表<字符串>
静态无效不安全(列表<字符串>... l)
在本文前面,我说过不能在数组创建表达式中使用类型参数。例如,您不能指定elements = new E[size];. 当您尝试这样做时,编译器会报告“通用数组创建错误”消息。但是,仍然可以创建通用数组,但只能在可变参数上下文中,这就是第一条警告消息所报告的内容。在幕后,编译器转换List... l为List[] l,然后转换为List[] l.
请注意,堆污染警告是在unsafe()方法的声明站点生成的。此消息不会在此方法的调用站点生成,Java 5 和 Java 6 编译器就是这种情况。
不安全操作消息迁移
在 Java SE 7 之前,每次尝试调用具有不可具体化可变参数类型的可变参数方法都会导致编译器在调用点输出“不安全操作”警告。为了消除许多类似警告消息(每个调用站点一个)的可能性,Java SE 7 将警告从调用站点移到了方法声明中。
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并非所有可变参数方法都会导致堆污染。但是,仍然会在方法的声明站点发出警告消息。如果您知道您的方法不会导致堆污染,您可以通过使用@SafeVarargs注释声明它来抑制此警告——Java SE 7 引入了java.lang.SafeVarargs注释类型。例如,因为Arrays类的asList()方法没有办法造成堆污染,所以这个方法的声明已经用 注释了@SafeVarargs,如下:
@SafeVarargs
public static <T> List<T> asList(T... a)
该@SafeVarargs注释消除了通用数组创建和堆污染警告消息。它是方法契约的文档部分,并断言方法的实现不会不正确地处理可变参数形式参数。