Java 范型攻略篇

最新推荐文章于 2024-08-16 10:16:09 发布

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#Java #C #C++ #C# #正则表达式

　　最近需要用范型解决项目的一些特殊问题，上天不负有心人，让我找到了一篇很详细的，盗版过来，以备以后参考，大家如果对范型不熟悉，此刻有空的话也可以看看哦，挺全的。

(以下文章来自http://java.chinaitlab.com/model/375974.html)

的Java1.4中在核心代码库中增加了许多新的API(如Loging,正则表达式，NIO)等，在最新发布的JDK1.5和即将发布的JDK1.6中也新增了许多API，其中比较有重大意义的就是Generics(范型）。

一.什么是Generics?

Generics可以称之为参数类型(parameterized types),由编译器来验证从客户端将一种类型传送给某一对象的机制。如Java.util.ArrayList,

编译器可以用Generics来保证类型安全。在我们深入了解Generics之前,我们先来看一看当前的java 集合框架（Collection)。在j2SE1.4中所有集合的Root Interface是Collection

Collections example without genericity:

Example 1

protected void collectionsExample()
{
    ArrayList list = new ArrayList();
    list.add(new String("test string"));
    list.add(new Integer(9)); 
    
    // purposely placed here to create a runtime ClassCastException
    inspectCollection(list);
}

protected void inspectCollection(Collection aCollection)
{
    Iterator i = aCollection.iterator();
    while (i.hasNext())
    {
        String element = (String) i.next();
    }
}

以上的样例程序包含的两个方法，collectionExample方法建立了一个简单的集合类型ArrayList，并在ArrayList中增加了一个String和一个Integer对象.而在inspecCollection方法中，我们迭代这个ArrayList用String进行Cast。我们看第二个方法，就出现了一个问题,Collection在内部用的是Object，而我们要取出Collection中的对象时,需要进行Cast，那么开发者必需用实际的类型进行Cast,像这种向下造型，编译器无法进行检查,如此一来我们就要冒在代码在运行抛出ClassCastException的危险。我们看inspecCollection方法，编译时没有问题，但在运行时就会抛出ClassCastException异常。所以我们一定要远离这个重大的运行时错误。

    二.使用Generics

    从上一章节中的CassCastException这种异常，我们期望在代码编译时就能够捕捉到,下面我们使用范型修改上一章的样例程序。

//Example 2

protected void collectionsExample()
{
    ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add(new String("test string"));
    // list.add(new Integer(9));    //this no longer compiles5
    
    inspectCollection(list);
}

protected void inspectCollection(Collection<String> aCollection) 
{
    Iterator<String> i = aCollection.iterator();
    while(i.hasNext())
    {
        String element = i.next();
    }
}

从上面第2行我们在创建ArrayList时使用了新语法，在JDK1.5中所有的Collection都加入了Generics的声明。例:

//Example 3

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
{
    // details omitted...
    
    public void add(E element)
    {
        // details omitted
    }
    
    public Iterator<E> iterator()
    {
        // details omitted
    }
}

这个E是一个类型变量，并没有对它进行具体类型的定义,它只是在定义ArrayList时的类型占位符,在Example 2中的我们在定义ArrayList的实

例时用String绑定在E上,当我们用add(E element)方法向ArrayList中增加对象时, 那么就像下面的写法一样： public void add(String element)；因为在ArrayList所有方法都会用String来替代E,无论是方法的参数还是返回值。这时我们在看Example 2中的第四行，编译就会反映出编译错误。所以在java中增加Generics主要的目的是为了增加类型安全。

    通过上面的简单的例子我们看到使用Generics的好处有：
    1.在类型没有变化时，Collection是类型安全的。
    2.内在的类型转换优于在外部的人工造型。
    3.使Java 接口更加强壮,因为它增加了类型。
    4.类型的匹配错误在编译阶段就可以捕捉到，而不是在代码运行时。

    受约束类型变量

    虽然许多Class被设计成Generics，但类型变量可以是受限的

public class C1<T extends Number>
{

}

public class C2<T extends Person & Comparable>
{

}

第一个T变量必须继承Number，第二个T必须继承Person和实现Comparable

三.Generics 方法

像Generics类一样，方法和构造函数也可以有类型参数。方法的参数的返回值都可以有类型参数，进行Generics。

//Example 4

public <T extends Comparable> T max(T t1, T t2)
{
    if (t1.compareTo(t2) > 0)
    {
        return t1;
    }
    else
    {
        return t2;
    }
}

这里，max方法的参数类型为单一的T类型，而T类型继承了Comparable，max的参数和返回值都有相同的超类。下面的Example 5显示了max方法的几个约束。

//Example 5　

Integer iresult = max(new Integer(100), new Integer(200));
String sresult = max("AA", "BB");
Number nresult = max(new Integer(100), "AAA"); // does not compile

在Example 5第1行参数都为Integer，所以返回值也是Integer，注意返回值没有进行造型。
在Example 5第2行参数都为String，所以返回值也是String，注意返回值没有进行造型。以上都调用了同一个方法。

在Example 5第3行产生以下编译错误：
Example.java:10: incompatible types
found : java.lang.Object&java.io.Serializable&java.lang.Comparable<?>
required: java.lang.Number
Number nresult = max(new Integer(100), "AAA");

这个错误发生是因为编译器无法确定返回值类型，因为String和Integer都有相同的超类Object,注意就算我们修正了第三行，这行代码在运行仍然会报错，因为比较了不同的对象。

四.向下兼容
任何一个新的特色在新的JDK版本中出来后，我们首先关心的是如何于以前编写的代码兼容。也就是说我们编写的Example 1程序不需要任何的改变就可以运行,但是编译器会给出一个"ROW TYPE"的警告。在JDK1.4中编写的代码如何在JVM1.5中完全兼容运行,我们要人工进行一个:Type erasure处理过程

五.通配符

//Example 6

List<String> stringList = new ArrayList<String>();
//List<Object> objectList = stringList ;
//objectList .add(new Object());
//String s = stringList .get(0);

乍一看，Example6是正确的。但stringList本意是存放String类型的ArrayList,而objectList中可以存入任何对象，当在第3行进行处理时，stringList也就无法保证是String类型的ArrayList,此时编译器不允许这样的事出现，所以第3行将无法编译。

//Example 7

void printCollection(Collection<Object> c)
{
    for (Object e : c)
    {
        System.out.println(e);
    }
}

Example 7的本意是打印所有Collection的对象,但是正如Example 6所说的，编译会报错，此时就可以用通配符“？”来修改Example 7

//Example 8

void printCollection(Collection<?> c)
{
    for (Object e : c)
    {
        System.out.println(e);
    }
}

Example 8中所有Collection类型就可以方便的打印了

有界通配符 <T extends Number>(上界) <T super Number>(下界)

六.创建自己的范型

(以下代码来自http://www.java2s.com/ExampleCode/Language-Basics)

1.一个参数的Generics
//Example 9(没有使用范型)

class NonGen
{
    Object ob;
    // ob is now of type Object
    // Pass the constructor a reference to
    // an object of type Object
    NonGen(Object o)
    {
        ob = o;
    }
    
    // Return type Object.
    Object getob()
    {
        return ob;
    }
    
    // Show type of ob.
    void showType()
    {
        System.out.println("Type of ob is " + ob.getClass().getName());
    }
}

// Demonstrate the non-generic class.
public class NonGenDemo
{
    public static void main(String args[])
    {
        NonGen iOb;
        
        // Create NonGen Object and store
        // an Integer in it. Autoboxing still occurs.
        iOb = new NonGen(88);
        
        // Show the type of data used by iOb.
        iOb.showType();
        
        // Get the value of iOb.
        // This time, a cast is necessary.
        int v = (Integer) iOb.getob();
        System.out.println("value: " + v);
        System.out.println();
        
        // Create another NonGen object and
        // store a String in it.
        NonGen strOb = new NonGen("Non-Generics Test");
        
        // Show the type of data used by strOb.
        strOb.showType();
        
        // Get the value of strOb.
        // Again, notice that a cast is necessary.
        String str = (String) strOb.getob();
        System.out.println("value: " + str);
        
        // This compiles, but is conceptually wrong!
        iOb = strOb;
        v = (Integer) iOb.getob();     // runtime error!
    }
}

//Example 10(使用范型)

class Example1<T>
{
    private T t; 
    
    Example1(T o)
    {
        this.t=o;
    } 
    
    T getOb()
    {
        return t;
    } 
    
    void ShowObject()
    {
        System.out.println("对象的类型是："+t.getClass().getName());
    }
}

public class GenericsExample
{
    /**  * @param args  */
    public static void main(String[] args)
    {
        // TODO Auto-generated method stub
        Example1<Integer> examplei=new Example1<Integer>(100);
        examplei.ShowObject();
        
        System.out.println("对象是："+examplei.getOb());
        Example1<String> examples=new Example1<String>("Bill");
        examples.ShowObject();
        System.out.println("对象是："+examples.getOb());
    }
}

我们来看Example 9没有使用范型，所以我们需要进行造型，而Example 10我们不需要任何的造型

2.二个参数的Generics

//Example 11

class TwoGen<T, V>
{
    T ob1;
    V ob2;
    
    // Pass the constructor a reference to
    // an object of type T.
    TwoGen(T o1, V o2)
    {
        ob1 = o1;
        ob2 = o2;
    }
    
    // Show types of T and V.
    void showTypes()
    {
        System.out.println("Type of T is " + ob1.getClass().getName());
        System.out.println("Type of V is " + ob2.getClass().getName());
    }
    
    T getob1()
    {
        return ob1;
    }
    
    V getob2()
    {
        return ob2;
    }
}

public class GenericsExampleByTwoParam
{
    /**  * @param args  */
    public static void main(String[] args)
    {
        // TODO Auto-generated method stub
        TwoGen<Integer, String> tgObj = new TwoGen<Integer, String>(88, "Generics");
        
        // Show the types.
        tgObj.showTypes();
        
        // Obtain and show values.
        int v = tgObj.getob1();
        System.out.println("value: " + v);
        String str = tgObj.getob2();
        System.out.println("value: " + str);
    }
}

3.Generics的Hierarchy

//Example 12

class Stats<T extends Number>
{
    T[] nums;
    
    // array of Number or subclass
    // Pass the constructor a reference to
    // an array of type Number or subclass.
    
    Stats(T[] o)
    {
        nums = o;
    }
    
    // Return type double in all cases.
    double average()
    {
        double sum = 0.0;
        
        for(int i=0; i < nums.length; i++)
        sum += nums[i].doubleValue();
        
        return sum / nums.length;
    }
}

public class GenericsExampleByHierarchy
{
    /**  * @param args  */
    public static void main(String[] args)
    {
        // TODO Auto-generated method stub
        Integer inums[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Stats<Integer> iob = new Stats<Integer>(inums);
        
        double v = iob.average();
        System.out.println("iob average is " + v);
        
        Double dnums[] = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5 };
        Stats<Double> dob = new Stats<Double>(dnums);
        
        double w = dob.average();
        System.out.println("dob average is " + w);
        
        //This won't compile because String is not a
        //subclass of Number.
        //String strs[] = { "1", "2", "3", "4", "5" };
        //Stats<String> strob = new Stats<String>(strs);
        //double x = strob.average();
        //System.out.println("strob average is " + v);
    }
}

　　4.使用通配符

//Example 14

class StatsWildCard<T extends Number>
{
    T[] nums;
    
    // array of Number or subclass
    // Pass the constructor a reference to
    // an array of type Number or subclass. 
    StatsWildCard(T[] o)
    {
        nums = o;
    }
    
    // Return type double in all cases. 
    double average()
    {
        double sum = 0.0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++)
        {
            sum += nums[i].doubleValue();
            return sum / nums.length;
        }
        
        // Determine if two averages are the same.
        // Notice the use of the wildcard. 
        boolean sameAvg(StatsWildCard<?> ob)
        {
            if (average() == ob.average())
            {
                return true;  return false;
            }
        }
        
        public class GenericsExampleByWildcard
        {
            /**  * @param args  */
            public static void main(String[] args)
            {
                // TODO Auto-generated method stub
                Integer inums[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
                StatsWildCard<Integer> iob = new StatsWildCard<Integer>(inums);
                
                double v = iob.average();
                System.out.println("iob average is " + v);
                
                Double dnums[] = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5 };
                StatsWildCard<Double> dob = new StatsWildCard<Double>(dnums);
                
                double w = dob.average();
                System.out.println("dob average is " + w);
                
                Float fnums[] = { 1.0F, 2.0F, 3.0F, 4.0F, 5.0F };
                StatsWildCard<Float> fob = new StatsWildCard<Float>(fnums);
                
                double x = fob.average();
                System.out.println("fob average is " + x);
                
                // See which arrays have same average.
                System.out.print("Averages of iob and dob ");
                
                if (iob.sameAvg(dob))
                {
                    System.out.println("are the same.");
                }
                else
                {
                    System.out.println("differ.");
                    System.out.print("Averages of iob and fob ");
                    
                    if (iob.sameAvg(fob))
                    {
                        System.out.println("are the same.");
                    }
                    else
                    {
                        System.out.println("differ.");
                    }
                }
            }
        }
    }
}

　　5.使用边界通配符
//Example 15

class TwoD
{
    int x, y;
    TwoD(int a, int b)
    {
        x = a;
        y = b;
    }
}

// Three-dimensional coordinates. 
class ThreeD extends TwoD
{
    int z;
    ThreeD(int a, int b, int c)
    {
        super(a, b);
        z = c;
    }
}

// Four-dimensional coordinates. 
class FourD extends ThreeD
{
    int t;
    FourD(int a, int b, int c, int d)
    {
        super(a, b, c);
        t = d;
    }
}

// This class holds an array of coordinate objects. 
class Coords<T extends TwoD>
{
    T[] coords;
    Coords(T[] o)
    {
        coords = o;
    }
}

// Demonstrate a bounded wildcard. 
public class BoundedWildcard
{
    static void showXY(Coords<?> c)
    {
        System.out.println("X Y Coordinates:");
        
        for(int i=0; i < c.coords.length; i++)
        {
            System.out.println(c.coords[i].x + " " + c.coords[i].y);
            System.out.println();
        }
    }
            
    static void showXYZ(Coords<? extends ThreeD> c)
    {
        System.out.println("X Y Z Coordinates:");
        
        for(int i=0; i < c.coords.length; i++)
        {
            System.out.println(c.coords[i].x + " " + c.coords[i].y + " " + c.coords[i].z);
            System.out.println();
        }
    }
    
    static void showAll(Coords<? extends FourD> c)
    {
        System.out.println("X Y Z T Coordinates:");
        
        for(int i=0; i < c.coords.length; i++)
        {
            System.out.println(c.coords[i].x + " " + c.coords[i].y + " " + c.coords[i].z + " " + c.coords[i].t);
        }
        
        System.out.println();
    }
    
    public static void main(String args[])
    {
        TwoD td[] = 
                    {
                        new TwoD(0, 0),
                        new TwoD(7, 9),
                        new TwoD(18, 4),
                        new TwoD(-1, -23)
                    };
                    
        Coords<TwoD> tdlocs = new Coords<TwoD>(td);
        System.out.println("Contents of tdlocs.");
        
        showXY(tdlocs);
        
        // OK, is a TwoD 
        //  showXYZ(tdlocs); 
        // Error, not a ThreeD 
        //  showAll(tdlocs); 
        // Erorr, not a FourD
        // Now, create some FourD objects.
        
        FourD fd[] = 
                    {
                        new FourD(1, 2, 3, 4),
                        new FourD(6, 8, 14, 8),
                        new FourD(22, 9, 4, 9),
                        new FourD(3, -2, -23, 17)
                    };
                    
        Coords<FourD> fdlocs = new Coords<FourD>(fd);
        System.out.println("Contents of fdlocs.");
        
        // These are all OK.
        showXY(fdlocs);
        showXYZ(fdlocs);
        showAll(fdlocs);
    }
}

6.ArrayList的Generics
//Example 16

public class ArrayListGenericDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        ArrayList<String> data = new ArrayList<String>();
        data.add("hello");
        data.add("goodbye");
        
        // data.add(new Date());  //This won't compile!
        Iterator<String> it = data.iterator();
        while (it.hasNext())
        {
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

7.HashMap的Generics
//Example 17

public class HashDemoGeneric
{
    public static void main(String[] args)
    {
        HashMap<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>();
        map.put(1, "Ian");
        map.put(42, "Scott");
        map.put(123, "Somebody else");
        
        String name = map.get(42);
        System.out.println(name);
    }
}

8.接口的Generics
//Example 18

interface MinMax<T extends Comparable<T>>
{
    T min();
    T max();
}

// Now, implement MinMax 
class MyClass<T extends Comparable<T>> implements MinMax<T>
{
    T[] vals;
    MyClass(T[] o)
    {
        vals = o;
    }
    
    // Return the minimum value in vals.
    public T min()
    {
        T v = vals[0];
        for(int i=1; i < vals.length; i++)
        {
            if(vals[i].compareTo(v) < 0)
            {
                v = vals[i];
            }
        }
        
        return v;
    }   
    
    // Return the maximum value in vals.
    public T max()
    {
        T v = vals[0];
        for(int i=1; i < vals.length; i++)
        {
            if(vals[i].compareTo(v) > 0)
            {
                v = vals[i];
            }
        }
        
        return v;
    }
}

public class GenIFDemo
{
    public static void main(String args[])
    {
        Integer inums[] = {3, 6, 2, 8, 6 };
        Character chs[] = {'b', 'r', 'p', 'w' };
        
        MyClass<Integer> iob = new MyClass<Integer>(inums);
        MyClass<Character> cob = new MyClass<Character>(chs);
        
        System.out.println("Max value in inums: " + iob.max());
        System.out.println("Min value in inums: " + iob.min());
        System.out.println("Max value in chs: " + cob.max());
        System.out.println("Min value in chs: " + cob.min());
    }
}

9.Exception的Generics
//Example 20

interface Executor<E extends Exception>
{
    void execute() throws E;
}

public class GenericExceptionTest
{
    public static void main(String args[])
    {
        try
        {
            Executor<IOException> e = new Executor<IOException>()
            {
                public void execute() throws IOException
                {
                    // code here that may throw an
                    // IOException or a subtype of
                    // IOException
                }
            };
            
            e.execute();
        }
        catch(IOException ioe)
        {
            System.out.println("IOException: " + ioe);
            ioe.printStackTrace();
        }
    }
}