JavaSE--泛型
泛型是Java 1.5的新特性,泛型的本质是参数化类型,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。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、泛型方法。
Java泛型被引入的好处是安全简单。在Java SE 1.5之前,没有泛型的情况的下,通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”,“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换,而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况,编译器可能不提示错误,在运行的时候才出现异常,这是一个安全隐患。泛型的好处是在编译的时候检查类型安全,并且所有的强制转换都是自动和隐式的,提高代码的重用率。
泛型在使用中还有一些规则和限制:
- 泛型的类型参数只能是类类型(包括自定义类),不能是简单类型。
- 同一种泛型可以对应多个版本(因为参数类型是不确定的),不同版本的泛型类实例是不兼容的。
- 泛型的类型参数可以有多个。
- 泛型的参数类型可以使用extends语句,例如。习惯上成为“有界类型”。
- 泛型的参数类型还可以是通配符类型。
一、实现原理
1.类型擦除
Java泛型是伪泛型。在编译期间,所有的泛型信息都会被擦除掉。正确理解泛型概念的首要前提是理解类型擦出(type erasure)。
Java中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的。在生成的Java字节码中是不包含泛型中的类型信息的。使用泛型的时候加上的类型参数,会在编译器在编译的时候去掉,这个过程就称为类型擦除。
如在代码中定义的List<Object>和List<String>等类型,在编译后都会编程List。JVM看到的只是List,而由泛型附加的类型信息对JVM来说是不可见的。Java编译器会在编译时尽可能的发现可能出错的地方,但是仍然无法避免在运行时刻出现类型转换异常的情况。类型擦除也是Java的泛型实现方法与C++模版机制实现方式之间的重要区别。
2.类型擦除后保留的原始类型
原始类型(raw type)就是擦除去了泛型信息,最后在字节码中的类型变量的真正类型。无论何时定义一个泛型类型,相应的原始类型都会被自动地提供。类型变量被擦除(crased),并使用其限定类型(无限定的变量用Object)替换。对于<T extends Comparable&Serializable>来说原始类型将被显示的提升为Comparable。
二、泛型的使用
1.适用场所
泛型可以定义在类、接口、抽象类、方法、集合等:
- public class Tuple<A, B, C>{}
- public interface Tuple<T>{}
- public <T> void f(T t){}
- ArrayList<String> arr = new ArrayList<String>();
泛型类的指定规则:
- 直接指定要操作的具体类名<Object>
- 使用通配符即可操作所有的类<T><?>
- 指定泛型操作一部分的类即继承父类的所有子类<T extends Servlet>,如果直接使用父类Servlet来接收<Servlet>,则会失去子类特定的方法,使用父类接收会形成多态
- 指定泛型操作当前类型或父类<T super Servlet>
2.注意事项
- 泛型类中的静态方法和静态变量不可以使用泛型类所声明的泛型类型参数,静态方法是无法访问类上定义的泛型(public static void fun(T t)),若需要在静态方法上定义泛型需要在方法前声明泛型(public static <T> void fun(T t))
- 泛型类型变量不能是基本数据类型,就比如,没有ArrayList<double>,只有ArrayList<Double>。因为当类型擦除后,ArrayList的原始类中的类型变量(T)替换为Object,但Object类型不能存储double值。
- 泛型类型引用传递是不允许的,在使用泛型时不能依照类的继承体系来传递泛型引用的,在编译机制上就不被允许。
- 运行时类型查询原始类型也会出错,在运行的情况比较两个相同的泛型是否相等是错误的,因为泛型以及被擦除了。
三、泛型的作用
1.保证了类型安全
当没有使用泛型的情况下,创建了一个狗的列表,List dogs = new ArrayList,每次要往狗列表添加时,都要我们程序员去确定所添加的是不是狗。但是使用了泛型,List< Dog> dogs = new ArrayList< Dog>,当添加的不是狗是,编译器会发现并报错。所以他保证了类型安全。
2.消除了强制类型转换
消除了代码中大量的类型转换,使得代码可读性更高,使代码更加优雅。
3.提高了代码的通用性
一般当我们对于一段代码,我们更喜欢后期决定他的类型,要达到这种目的,就使用泛型和泛型的类型参数。< T>。这个T就是类型参数。例如假如我要通过一个类,传入特定的对象进行特定的处理,再把对象返回,这时就很适合使用泛型了。
4.提高了性能
在泛型的初始实现中,编译器将强制类型转换(没有泛型的话,程序员会指定这些强制类型转换)插入生成的字节码中。但是更多类型信息可用于编译器这一事实,为未来版本的 JVM 的优化带来可能。由于泛型的实现方式,支持泛型(几乎)不需要 JVM 或类文件更改。所有工作都在编译器中完成,编译器生成类似于没有泛型(和强制类型转换)时所写的代码,只是更能确保类型安全而已。