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 [J2SE]generic－泛型/类属（二）
软件技术
lhwork 发表于 2006/8/21 10:00:17 |
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管中窥虎
在学习
java 1.5
的过程中，我使用了
sun
公布的
tutorial
，这份文档写的比较详尽易明，但是对于想快速了解
tiger
而且具有较好
java
基础的人来说，大篇幅的英文文档是比较耗时间和非必需的，所以我将会归纳这份文档的主要内容，在保证理解的底线上，尽力减少阅读者需要的时间。
在以下地址可以进入各新增语言特色介绍以及下载相关文档（若有）。
http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/relnotes/features.html
这一篇是接着上文继续的，在这里补充说明，虽然我希望以双语写作，但是把英文文档翻译过来后再翻译回去，似乎是件好傻的事情。。。所以这些翻译并精简的文章算是个例外吧。
第一道虎纹：
generic
－泛型
/
类属（二）
泛型方法
假设我们想把一个数组的元素都放到一个容器类里，下面是第一次尝试：
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>
static
void
fromArrayToCollection(Object[] a, Collection
<
?
>
c)
500)this.width=500'>
{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'>
for
(Object o : a)
500)this.width=500'>
{ c.add(o);
//
compile time error
500)this.width=500'>
500)this.width=500'> }
500)this.width=500'>}
500)this.width=500'>
现在你应该学会了不去犯初学者的错误，用
Collection
<
Object
>
来作为参数，你也许也发现了用
Collection
<
?
>
也不成，不知道就是不知道，不能放东西进去。
好了，主角登场：泛型方法
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>
static
<
T
>
void
fromArrayToCollection(T[] a, Collection
<
T
>
c)
500)this.width=500'>
{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'>
for
(T o : a)
500)this.width=500'>
{ c.add(o);
//
correct
500)this.width=500'>
500)this.width=500'> }
500)this.width=500'>}
500)this.width=500'>
方法的声明加入了类型参数，在上面这个方法里，如果
c
的元素类型是
a
的元素类型的父类，就能成功执行方法。下面这些代码可以帮助你了解一下：
500)this.width=500'>
Object[] oa
=
new
Object[
100
]; 500)this.width=500'>500)this.width=500'>Collection
<
Object
>
co
=
new
ArrayList
<
Object
>
(); 500)this.width=500'>500)this.width=500'>fromArrayToCollection(oa, co);
//
T inferred to be Object
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>String[] sa
=
new
String[
100
]; 500)this.width=500'>500)this.width=500'>Collection
<
String
>
cs
=
new
ArrayList
<
String
>
(); 500)this.width=500'>500)this.width=500'>fromArrayToCollection(sa, cs);
//
T inferred to be String
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>fromArrayToCollection(sa, co);
//
T inferred to be Object
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>Integer[] ia
=
new
Integer[
100
]; 500)this.width=500'>500)this.width=500'>Float[] fa
=
new
Float[
100
]; 500)this.width=500'>500)this.width=500'>Number[] na
=
new
Number[
100
]; 500)this.width=500'>500)this.width=500'>Collection
<
Number
>
cn
=
new
ArrayList
<
Number
>
(); 500)this.width=500'>500)this.width=500'>fromArrayToCollection(ia, cn);
//
T inferred to be Number
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>fromArrayToCollection(fa, cn);
//
T inferred to be Number
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>fromArrayToCollection(na, cn);
//
T inferred to be Number
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>fromArrayToCollection(na, co);
//
T inferred to be Object
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>fromArrayToCollection(na, cs);
//
compile-time error
500)this.width=500'>
500)this.width=500'> 500)this.width=500'>
注意到我们并没有真正的传入一个类型实参，而是由编译器以方法的实际参数对象来推断，它推断出使得这次方法调用成立的类型，并尽可能地特化这个类型。比如说如果
T
推断为
Number
依然成立的时候，就不会推断为
Object
。
现在看来，泛型方法和通配符有些共通的地方，使得类属有一定的灵活性。那么什么时候用泛型方法，什么时候用通配符？看看下面的例子：
500)this.width=500'> interface Collection < E > 500)this.width=500'>{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'> public boolean containsAll(Collection < ? > c); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> public boolean addAll(Collection < ? extends E > c); 500)this.width=500'>500)this.width=500'>} 500)this.width=500'>
以及：
500)this.width=500'> interface Collection < E > 500)this.width=500'>{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'> public < T > boolean containsAll(Collection < T > c); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> public < T extends E > boolean addAll(Collection < T > c); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> // 注意类型变量也可以有上限哦～ 500)this.width=500'>500)this.width=500'>} 500)this.width=500'>
这两种方式都达成了同样的目的，使得方法有了多态性。然而注意到在每个方法的声明中，
T
只出现了一次，这种情况下就应该用通配符，通配符的主要目的就是提供弹性的泛化，而多态方法则用于表达两个或多个参数间的依赖关系，你回过头去看多态方法的第一个例子，是不是这个情况？如果不存在依赖关系需要表达，就不应该用多态方法，因为从可读性上来说，通配符更清晰。
而且有趣的是，它们并非水火不容，反而可以精妙配合，如下：
500)this.width=500'> class Collections 500)this.width=500'>{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'> public static < T > void copy(List < T > dest, List < ? extends T > src) 500)this.width=500'>{ 500)this.width=500'> } 500)this.width=500'>500)this.width=500'>} 500)this.width=500'>
这个合作使得
dest
与
src
的依赖关系得以表达，同时让
src
的接纳范畴扩大了。假如我们只用泛型方法来实现：
500)this.width=500'> class Collections 500)this.width=500'>{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'> public static < T, S extends T > void copy(List < T > dest, List < S > src) 500)this.width=500'>{ 500)this.width=500'> } 500)this.width=500'>500)this.width=500'>} 500)this.width=500'>
那么
S
的存在就显得有些不必要，有些不优雅。总的来说，通配符更简洁清晰，只要情况允许就应该首选。
下面是给几何图形家族添加了一个有记忆功能的绘图方法，展示了泛型方法的使用，有兴趣就看看，略过也不影响下一步的学习。
500)this.width=500'>
static
List
<
List
<
?
extends
Shape
>>
history
=
new
ArrayList
<
List
<
?
extends
Shape
>>
(); 500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'>
public
void
drawAll(List
<
?
extends
Shape
>
shapes)
500)this.width=500'>
{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'> history.addLast(shapes); 500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'> for (Shape s: shapes) 500)this.width=500'>{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'> s.draw( this ); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> } 500)this.width=500'>500)this.width=500'>}
500)this.width=500'>500)this.width=500'> 500)this.width=500'>
这里又再谈谈命名规范的事情，用
T
来表示类型（
type
）就是个很好的选择，假如已经没有更多的背景信息的话，而在泛型方法里就是这样子，我们只是想表达一个类型。那么如果有多个参数出现，那么用
T
的街坊邻里就不错，
S
啊，什么的。如果方法出现在一个泛型类里，就主要避免类的泛型变量和方法的泛型变量同名混淆，同样的，泛型类的嵌套泛型类也应该注意。
和遗老们打交道
很显然的，这个星球上存在的
java
代码里，没有引入泛型的还是多数，它们也不会一夜走进新社会，怎么把它们转换为泛型的会在晚些再谈及，现在我们谈谈和它们打交道的事情。这包括两方面：在引入泛型的代码里使用老代码，在老代码上使用引入了泛型的代码。
首先看看前者，看例子：
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>
public
interface
Part
500)this.width=500'>
{ 500)this.width=500'> }
500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'>
public
class
Inventory
500)this.width=500'>
{
/** */
/**
500)this.width=500'>500)this.width=500'>* Adds a new Assembly to the inventory database. 500)this.width=500'>500)this.width=500'>* The assembly is given the name name, and consists of a set 500)this.width=500'>500)this.width=500'>* parts specified by parts. All elements of the collection parts 500)this.width=500'>500)this.width=500'>* must support the Part interface. 500)this.width=500'>500)this.width=500'>*
*/
500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'>
public
static
void
addAssembly(String name, Collection parts)
500)this.width=500'>
{ 500)this.width=500'> }
500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'>
public
static
Assembly getAssembly(String name)
500)this.width=500'>
{ 500)this.width=500'> }
500)this.width=500'>500)this.width=500'>}
500)this.width=500'>500)this.width=500'>
public
interface
Assembly
500)this.width=500'>
{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'> Collection getParts();
//
Returns a collection of Parts
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>}
500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'>
public
class
Blade
implements
Part 500)this.width=500'>
500)this.width=500'>
{}
500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'>
public
class
Guillotine
implements
Part
500)this.width=500'>
{}
500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'>
public
class
Main
500)this.width=500'>
{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'> public static void main(String[] args) 500)this.width=500'>{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'> Collection < Part > c = new ArrayList < Part > (); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> c.add(new Guillotine()) ; 500)this.width=500'>500)this.width=500'> c.add(new Blade()); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> Inventory.addAssembly(”thingee”, c); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> Collection < Part > k = Inventory.getAssembly(”thingee”).getParts();// 琢磨一下这里？ 500)this.width=500'>500)this.width=500'>} 500)this.width=500'>500)this.width=500'>}
500)this.width=500'>500)this.width=500'>
上面的代码有没有问题？如果前面的内容里你没打瞌睡，你应该发现注解处的那个语句很有问题，类型不安全问题。我们称Collection这种不带类型参数的使用叫做原始类型，编译器无法保证这样子的容器类放了什么东西，但是编译器会以不那么严格的标准去要求这个旧社会的人，否则，老代码将完全不能在1.5里使用，编译器会发出一个unchecked warning，怎么处理由你来决定。这样的设计是符合实际的，否则就是和已有代码彻底决裂。
虽然这样的调用会有错误的风险，但总比你完全不用泛型机制好，因为至少你保证了在你的这一端的类型安全，而且总有一天，英特那雄耐尔一定会实现。。。。
J
严肃地回到我们的话题，既然有风险，那么当你得到了这样的警告时，小心检查则是目前最好的对策。
但是，如果你不理会一个这样的警告，而且事实上你真的犯了一个类型安全的错误，会发生什么呢？
消除与翻译
500)this.width=500'> public String loophole(Integer x) 500)this.width=500'>{ List < String > ys = new LinkedList < String > (); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> List xs = ys; 500)this.width=500'>500)this.width=500'> xs.add(x); // compile-time unchecked warning 500)this.width=500'>500)this.width=500'> return ys.iterator().next(); 500)this.width=500'>500)this.width=500'>} 500)this.width=500'>
这个警告所在的地方确实是有问题的，一个
Integer
被放入了一个
List
中，这个
List
只是原始类型，所以编译器只能给个警告，但事实上它又是指向了
ys
指向的对象，一个只放
String
的
List
，在最后一句里，会发生什么事情？实际运行起来，这段代码就等同于：
500)this.width=500'> public String loophole(Integer x) 500)this.width=500'>{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'> List ys = new LinkedList; 500)this.width=500'>500)this.width=500'> List xs = ys; 500)this.width=500'>500)this.width=500'> xs.add(x); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> return (String) ys.iterator().next(); // run time error 500)this.width=500'>500)this.width=500'>} 500)this.width=500'>
它们会得到同样的错误：一个
ClassCastException
。
为什么呢？因为泛型在
java
编译器里是以一种称为“消除”的前端转换实现的，你几乎，我说几乎，可以认为是一种代码到代码的翻译，象上面这样，把带泛型的版本翻译成不带泛型的版本，接下来，当代码的执行交到
JVM
的手里时，它可不管你是哪朝代的人，有错就是有错，类型安全的基本政策不动摇，即使你手里拽着
unchecked warnings
的证明。
基本上，消除机制就是把类型信息都扔掉了，
List<String>
变成了
List
，上限通常都变成了
Object
，而且，当转换后的代码不符合泛型里的类型限制时，就添加一个类型转换，就是上例中那个
String
的转换会出现的原因。
消除机制的细节不是这里讨论的内容，这里简单的让你了解一些需要了解的情况而已。
假如你的代码更新为：
500)this.width=500'> public String loophole(Integer x) 500)this.width=500'>{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'> List ys = new LinkedList; 500)this.width=500'>500)this.width=500'> List xs = ys; 500)this.width=500'>500)this.width=500'> xs.add(x); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> return (String) ys.iterator().next(); // run time error 500)this.width=500'>500)this.width=500'>} 500)this.width=500'>
而调用这个代码的老客户代码是：
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>
public
class
Blade
implements
Part 500)this.width=500'>
500)this.width=500'>
{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'>}
500)this.width=500'>500)this.width=500'>500)this.width=500'>
public
class
Guillotine
implements
Part
500)this.width=500'>
{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'>}
500)this.width=500'>500)this.width=500'>
public
class
Main
500)this.width=500'>
{
public
static
void
main(String[] args)
500)this.width=500'>
{ 500)this.width=500'>500)this.width=500'> Collection c
=
new
ArrayList(); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> c.add(
new
Guillotine()) ; 500)this.width=500'>500)this.width=500'> c.add(
new
Blade()); 500)this.width=500'>500)this.width=500'> Inventory.addAssembly(”thingee”, c);
//
1: unchecked warning
500)this.width=500'>
500)this.width=500'> Collection k
=
Inventory.getAssembly(”thingee”).getParts(); 500)this.width=500'>500)this.width=500'>}
500)this.width=500'>
500)this.width=500'>
也就是在老代码里调用泛型化了的代码。
如注解
1
所示，会有警告出现，原因你也已经了解了。你可以在编译时选择用
1.4
的环境，那么就不会有警告出现，但同样你也失去了
1.5
带来的各种新特色了。
这一篇到此为止，下一篇将看看一些还需要补充说明的地方，但并不意味着内容会很简单。 |
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