http://blog.csdn.net/lonelyroamer/article/details/7864531
现在开始深入学习java的泛型了,以前一直只是在集合中简单的使用泛型,根本就不明白泛型的原理和作用。泛型在java中,是一个十分重要的特性,所以要好好的研究下。
一、泛型的基本概念
泛型的定义:泛型是JDK 1.5的一项新特性,它的本质是参数化类型(Parameterized Type)的应用,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数,在用到的时候在指定具体的类型。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中,分别称为泛型类、泛型接口和泛型方法。
泛型思想早在C++语言的模板(Templates)中就开始生根发芽,在Java语言处于还没有出现泛型的版本时,只能通过Object是所有类型的父类和类型强制转换两个特点的配合来实现类型泛化。例如在哈希表的存取中,JDK 1.5之前使用HashMap的get()方法,返回值就是一个Object对象,由于Java语言里面所有的类型都继承于java.lang.Object,那Object转型为任何对象成都是有可能的。但是也因为有无限的可能性,就只有程序员和运行期的虚拟机才知道这个Object到底是个什么类型的对象。在编译期间,编译器无法检查这个Object的强制转型是否成功,如果仅仅依赖程序员去保障这项操作的正确性,许多ClassCastException的风险就会被转嫁到程序运行期之中。
泛型技术在C#和Java之中的使用方式看似相同,但实现上却有着根本性的分歧,C#里面泛型无论在程序源码中、编译后的IL中(Intermediate Language,中间语言,这时候泛型是一个占位符)或是运行期的CLR中都是切实存在的,List<int>与List<String>就是两个不同的类型,它们在系统运行期生成,有自己的虚方法表和类型数据,这种实现称为类型膨胀,基于这种方法实现的泛型被称为真实泛型。
Java语言中的泛型则不一样,它只在程序源码中存在,在编译后的字节码文件中,就已经被替换为原来的原始类型(Raw Type,也称为裸类型)了,并且在相应的地方插入了强制转型代码,因此对于运行期的Java语言来说,ArrayList<int>与ArrayList<String>就是同一个类。所以说泛型技术实际上是Java语言的一颗语法糖,Java语言中的泛型实现方法称为类型擦除,基于这种方法实现的泛型被称为伪泛型。(类型擦除在后面在学习)
使用泛型机制编写的程序代码要比那些杂乱的使用Object变量,然后再进行强制类型转换的代码具有更好的安全性和可读性。泛型对于集合类来说尤其有用。
泛型程序设计(Generic Programming)意味着编写的代码可以被很多不同类型的对象所重用。
实例分析:
在JDK1.5之前,Java泛型程序设计是用继承来实现的。因为Object类是所用类的基类,所以只需要维持一个Object类型的引用即可。就比如ArrayList只维护一个Object引用的数组:
[java] view plaincopy
这样会有两个问题:
1、没有错误检查,可以向数组列表中添加类的对象
2、在取元素的时候,需要进行强制类型转换
这样,很容易发生错误,比如:
[java] view plaincopy
这里的第一个元素是一个长整型,而你以为是整形,所以在强转的时候发生了错误。
所以。在JDK1.5之后,加入了泛型来解决类似的问题。例如在ArrayList中使用泛型:
[java] view plaincopy
还要明白的是,泛型特性是向前兼容的。尽管 JDK 5.0 的标准类库中的许多类,比如集合框架,都已经泛型化了,但是使用集合类(比如 HashMap 和 ArrayList)的现有代码可以继续不加修改地在 JDK 1.5 中工作。当然,没有利用泛型的现有代码将不会赢得泛型的类型安全的好处。
在学习泛型之前,简单介绍下泛型的一些基本术语,以ArrayList<E>和ArrayList<Integer>做简要介绍:
整个成为ArrayList<E>泛型类型
ArrayList<E>中的 E称为类型变量或者类型参数
整个ArrayList<Integer> 称为参数化的类型
ArrayList<Integer>中的integer称为类型参数的实例或者实际类型参数
·ArrayList<Integer>中的<Integer>念为typeof Integer
ArrayList称为原始类型
二、泛型的使用
泛型的参数类型可以用在类、接口和方法的创建中,分别称为泛型类、泛型接口和泛型方法。下面看看具体是如何定义的。
1、泛型类的定义和使用
一个泛型类(generic class)就是具有一个或多个类型变量的类。定义一个泛型类十分简单,只需要在类名后面加上<>,再在里面加上类型参数:
[java] view plaincopy
现在我们就可以使用这个泛型类了:
[java] view plaincopy
Pair类引入了一个类型变量T,用尖括号<>括起来,并放在类名的后面。泛型类可以有多个类型变量。例如,可以定义Pair类,其中第一个域和第二个域使用不同的类型:
public class Pair<T,U>{......}
注意:类型变量使用大写形式,且比较短,这是很常见的。在Java库中,使用变量E表示集合的元素类型,K和V分别表示关键字与值的类型。(需要时还可以用临近的字母U和S)表示“任意类型”。
2、泛型接口的定义和使用
定义泛型接口和泛型类差不多,看下面简单的例子:
[java] view plaincopy
测试一下:
[java] view plaincopy
3、泛型方法的定义和使用
泛型类在多个方法签名间实施类型约束。在 List<V> 中,类型参数 V 出现在 get()、add()、contains() 等方法的签名中。当创建一个 Map<K, V> 类型的变量时,您就在方法之间宣称一个类型约束。您传递给 add() 的值将与 get() 返回的值的类型相同。
类似地,之所以声明泛型方法,一般是因为您想要在该方法的多个参数之间宣称一个类型约束。
举个简单的例子:
[java] view plaincopy
三、泛型变量的类型限定
在上面,我们简单的学习了泛型类、泛型接口和泛型方法。我们都是直接使用<T>这样的形式来完成泛型类型的声明。
有的时候,类、接口或方法需要对类型变量加以约束。看下面的例子:
有这样一个简单的泛型方法:
[java] view plaincopy
因为,在编译之前,也就是我们还在定义这个泛型方法的时候,我们并不知道这个泛型类型T,到底是什么类型,所以,只能默认T为原始类型Object。所以它只能调用来自于Object的那几个方法,而不能调用compareTo方法。
可我的本意就是要比较t1和t2,怎么办呢?这个时候,就要使用类型限定,对类型变量T设置限定(bound)来做到这一点。
我们知道,所有实现Comparable接口的方法,都会有compareTo方法。所以,可以对<T>做如下限定:
[java] view plaincopy
类型限定在泛型类、泛型接口和泛型方法中都可以使用,不过要注意下面几点:
1、不管该限定是类还是接口,统一都使用关键字 extends
2、可以使用&符号给出多个限定,比如
[java] view plaincopy
3、如果限定既有接口也有类,那么类必须只有一个,并且放在首位置
[java] view plaincopy
http://blog.csdn.net/tbwood/article/details/40739947
给定一个带模板参数的类
class A<T>
{
}
如何在运行时获取 T的类型?
在C#中,这个很简单,CLR的反射机制是解释器支持的,大概代码为:
[csharp] view plaincopy
可是在Java中,答案是否定的,java中没有直接方法来获取T.Class. (至少JDK 1.7以前不可能)
其根本原因在于: java语言是支持反射的,但是JVM不支持,因为JVM具有“Type erasure”的特性,也就是“类型擦除”。
但是Java无绝人之路,我们依旧可以通过其他方法来达到我们的需求。
方法1. 通过构造函数传入实际类别. 【有人说这个方法不帅气,但是不可否认,这种方法没有用到反射,但是最为高效,反射本身就不是高效的。】
[java] view plaincopy
方法2. 通过继承这个类的时候传入模板T对应的实际类:(定义成抽象类也可以)
[java] view plaincopy
继承类:
[java] view plaincopy
我相信很多人用过这样类似的代码,但是并不是每个人都真正了解了,为什么可以这样做。
光是看代码:
我们可以
[java] view plaincopy
却没有:
[java] view plaincopy
为什么呢?
stackoverflow上有个老外说:java 里如果 一个类继承了另外一个带模板参数的类,那么这个模板参数不会被“类型擦除”。而单一的一个类,其泛型参数会被擦除。
首先说明这种假设是错误的。我相信JCP一定会不会莫名其妙的有这种无厘头规定。如果这种说法成立,就等于:
[java] view plaincopy
直接调用C1来创建实体后:
[java] view plaincopy
能输出:D
但是实际情况是,没有输出D,输出的是 Object.
说明这跟是不是父类子类没关系。
那么究竟是什么原因,导致了,一个泛型类(含有模板参数的类),没有像C#中 GetGenericArguments()类似的getGenericClass()函数呢??
再来温习下java 中 “类型擦除” 的范畴。
我用自己的语言定义一下(未必精确,但求理同):
Java中所有除了【类声明区域】(区域划分如下)之外的代码中,所有的泛型参数都会在编译时被擦除。
[java] view plaincopy
如下的2个类:
[java] view plaincopy
在编译后的class文件代码为:(By Java De-compiler)
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
可以看到,【类声明区域】和java文件中的一模一样。而【类定义区域】中所有的泛型参数都被去掉了。
那么为啥这样呢?一个类,在编程中宿命的只有两大类:要么被继承,要么自己创建实例。直接用于创建实例时必在【类定义区域】,从而必定被擦除。只有被继承时,子类的实例信息中会存在一个夫类的泛型信息。
为何要有类型擦除?这涉及到Java语言的特性,JDK 从1.5(应该是)开始支持泛型,但是只能说是Java语法支持泛型了,JVM并不支持泛型,不少人笑称其为 “假泛型”。
虽然会被擦除,但是《Effective Java》 2th Edtion 还是建议大家在编程中,明确限定原型类,这样可以更好的约束代码,在编译期间提示。如果确实不在乎列表元素的类型是否一致,请使用 List<?>。
所以当我们使用
List<String>的时候,编译器看到的不是String,而是一个Object(java中所有类型都继承于Object)。
一旦【类定义区域】中的泛型参数被擦除了。那么使用这个模板类创建实例,运行时,JVM反射是无法获取此模板具体的类型的。
因此
像C#中 GetGenericArguments()类似的getGenericClass()函数,在java中毫无意义。
这里的毫无意义是指在上面所说的java和jvm的特性的基础上。(若jvm支持真泛型,那么这一切就有意义了)
为什么说他无意义,反证法:
假设这个函数存在,有意义,那么下面代码可以获取T.Class
[java] view plaincopy
这样的一段代码会被编译成:
[java] view plaincopy
这时候问题就来了,JVM执行的是.class文件,而不是.java文件,在JVM看来,这个class文件里没有说任何关于T的信息,现在你问我要T.class 我该拿什么给你?
这样一来,
[java] view plaincopy
这个函数永远都返回 java.lang.Object. 等于没返回。
所以这个函数没有必要存在了。
回头想想,之所以
getGenericSuperclass();有效,其本质在于
在子类的java文件中的【类声明区域】指定了T的真正类。
如:
public class B extends A<Integer>{
//...
}
这样一个小悬案就明朗了。