Java泛型你必須知道的知識
一 什么是泛型
Java 泛型(generics)是 JDK 5 中引入的一個新特性, 泛型提供了編譯時類型安全檢測機制，該機制允許程序員在編譯時檢測到非法的類型。
簡單理解就是：泛型指定編譯時的類型，減少運行時由于對象類型不匹配引發的異常。其主要用途是提高我們的代碼的復用率。
我們Java標準庫中的ArrayList就是泛型使用的典型應用：
- public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
- ......
- public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
- elementData = c.toArray();
- if ((size = elementData.length) != 0) {
- // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
- if (elementData.getClass() != Object[].class)
- elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
- } else {
- // replace with empty array.
- this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
- }
- }
- public void sort(Comparator<? super E> c) {
- final int expectedModCount = modCount;
- Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);
- if (modCount != expectedModCount) {
- throw new ConcurrentModificationException();
- }
- modCount++;
- }
- .....
- public E get(int index) {
- rangeCheck(index);
- return elementData(index);
- }
- public boolean add(E e) {
- ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
- elementData[size++] = e;
- return true;
- }
- }
- 源碼中，ArrayList
中的E稱為類型參數變量，而整個ArrayList 我們稱為泛型類型。 我們可以指定除基本類型之外的任何類型，如：ArrayList 。 - 源碼中Collection 中? 通配符類型 表示類型的上界，表示參數化類型的可能是T 或是 T的子類。
- 源碼中Comparator 表示類型下界(Java Core中叫超類型限定)，表示參數化類型是此類型的超類型(父類型)，直至Object。
二 extends和super通配符
在定義泛型類型Generic
- public class Generic<T extends Number> { ... }
現在，我們只能定義：
- Generic<Number> p1 = null;
- Generic<Integer> p2 = new Generic<>(1, 2);
- Generic<Double> p3 = null;
因為Number、Integer和Double都符合
非Number類型將無法通過編譯：
- Generic<String> p1 = null; // compile error!
- Generic<Object> p2 = null; // compile error!
因為String、Object都不符合
我們看一個例子：
- public class Test {
- static class Food {
- }
- static class Fruit extends Food {
- }
- static class Apple extends Fruit {
- }
- static class Orange extends Fruit {
- }
- public void testExtend() {
- List<? extends Fruit> list = new ArrayList<Apple>();
- //無法安全添加任何具有實際意義的元素,報錯,extends為上界通配符,只能取值,不能放.
- //因為Fruit的子類不只有Apple還有Orange,這里不能確定具體的泛型到底是Apple還是Orange，所以放入任何一種類型都會報錯
- //list.add(new Apple());
- //list.add(new Orange());
- //可以添加null，因為null可以表示任何類型
- list.add(null);
- //可以正常獲取，用java多態
- Food foot = list.get(0);
- Apple apple = (Apple) list.get(0);
- }
- public void testSuper() {
- List<? super Fruit> list = new ArrayList<Fruit>();
- //super為下界通配符，可以存放元素，但是也只能存放當前類或者子類的實例，以當前的例子來講，
- list.add(new Fruit());
- list.add(new Apple());
- //無法確定Fruit的父類是否只有Food一個(Object是超級父類)
- //因此放入Food的實例編譯不通過，只能放自己的實例 或者根據java多態的特性放子類實例
- //list.add(new Food());
- //List<? super Fruit> list2 = new ArrayList<Apple>();
- //Fruit fruit = list.get(0); //不能確定返回類型
- }
- }
在testExtend方法中，因為泛型中用的是extends，在向list中存放元素的時候，我們并不能確定List中的元素的具體類型，即可能是Apple也可能是Orange。因此調用add方法時，不論傳入new Apple()還是new Orange()，都會出現編譯錯誤。
理解了extends之后，再看super就很容易理解了，即我們不能確定testSuper方法的參數中的泛型是Fruit的哪個父類，因此在調用get方法時只能返回Object類型。結合extends可見，在獲取泛型元素時，使用extends獲取到的是泛型中的上邊界的類型(本例子中為Fruit),范圍更小。
總結：
- 在使用泛型時，存取元素時用super。
- 獲取元素時，用extends。
有了上面的結論我們看下Java標準庫的Collections類定義的copy()方法，這個copy()方法的定義就完美地展示了extends和super的意圖：
- copy()方法內部不會讀取dest，因為不能調用dest.get()來獲取T的引用;
- copy()方法內部也不會修改src，因為不能調用src.add(T)。
- public class Collections {
- // 把src的每個元素復制到dest中:
- public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {
- for (int i=0; i<src.size(); i++) {
- T t = src.get(i);
- dest.add(t);
- }
- }
- }
三 泛型擦除
Java的泛型是偽泛型，這是因為Java在編譯期間，所有的泛型信息都會被擦掉，正確理解泛型概念的首要前提是理解類型擦除。Java的泛型基本上都是在編譯器這個層次上實現的，在生成的字節碼中是不包含泛型中的類型信息的，使用泛型的時候加上類型參數，在編譯器編譯的時候會去掉，這個過程成為類型擦除
我們看一個示例：
- public class Test2 {
- public static void main(String[] args) {
- Map<String, Animal> map = new HashMap<>();
- Animal animal = new Animal();
- animal.setVegetarian(true);
- animal.setEats("fish");
- map.put("cat", animal);
- String json = new Gson().toJson(map);
- System.out.println(json);
- Map<String, Animal> jsonToMap = fromJson(json);
- System.out.println(jsonToMap);
- Animal animal1 = jsonToMap.get("cat");
- System.out.println(animal1.getEats());
- }
- public static <T> T fromJson(String str) {
- return new Gson().fromJson(str, new TypeToken<T>() {
- }.getType());
- }
- }
上的代碼運行會提示如下異常：
- Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: com.google.gson.internal.LinkedTreeMap cannot be cast to com.uaf.rabbitmq.producer.Animal
- at com.uaf.rabbitmq.producer.Test2.main(Test2.java:30)
異常原因主要是這句：new Gson().fromJson(str, new TypeToken
這句在實際執行的時候，List
解決這個問題我們需要修改fromJson方法
- public class Test2 {
- public static void main(String[] args) {
- Map<String, Animal> map = new HashMap<>();
- Animal animal = new Animal();
- animal.setVegetarian(true);
- animal.setEats("fish");
- map.put("cat", animal);
- String json = new Gson().toJson(map);
- System.out.println(json);
- Map<String, Animal> jsonToMap = fromJson(json,
- new TypeToken<Map<String, Animal>>() {}.getType());
- System.out.println(jsonToMap);
- Animal animal1 = jsonToMap.get("cat");
- System.out.println(animal1.getEats());
- }
- public static <T> T fromJson(String str, Type type) {
- return new Gson().fromJson(str, type);
- }
- }
在Gson中提供了TypeToken解決泛型運行時類型擦除問題，TypeToken 這個類來幫助我們捕獲像Map這樣的泛型信息。上文創建了一個匿名內部類，這樣Java編譯器就會把泛型信息編譯到這個匿名內部類里，然后在運行時就可以被getType()方法用反射API提取到。
