jdk1.5新特性之泛型（三）

Jdk1.5新特性之泛型（三）

在前面两章介绍了泛型概念、使用泛型、自定义泛型等等，在这一章，我们会更加深入的剖析泛型机制。

1.通配符

  1.1使用类型通配符

  假设有一个方法的参数接受一个集合，但是该集合里面存入的对象是不确定的，那我们又该怎么办呢？

我们会想到直接这样定义：public void test(List c){}

是的，这样定义没有错，但是编译器会给我们一个警告，还有好的办法吗？

我们可能会这样想，既然集合存入的对象类型不确定，那所有的对象都属于Object，那么我们就会想到这样定义：public void test(List<Object> c ){}, 但是我们仔细想想真的可以吗，这样的定义表面上看起来没有问题，这个方法声明也没有问题。但是我们调用该方法传入实际参数值时就会出现问题了。

如果这样调用: List<String> list = new ArrayList<String>();

              Test(list);

那么问题就来，编译器会报错，为什么?在前面，我们说过，参数化类型不考虑类型参数的继承关系，也就是说这样子调用，相当于

List<Object> c = new ArrayList<String>();这样子编译就不过了。

 

 

为了解决这样的问题，java定义了一个类型通配符，即<?>

上面代码可以改成：public void test(List<?> c){}

这个 ? 就表示通配符，它的元素类型可以匹配任意类型。

但是用 ? 还是有局限的，看一下代码：

 

看以上代码，您可能觉得有点不能理解，程序为什么会报错呢？

当我们试图给集合添加一个字符串对象时，编译器报错了。

这是因为使用通配符之后，我们并不知道list集合到底装的是什么类型，它可能是String类型，也可能是Integer类型等等，所以不能向其中添加对象。查看jdk帮助文档，我们可以知道，add方法有类型参数E作为集合的元素类型，所以我们传给add的参数必须是E类型对象或其子类型对象，但是我们不知道E是什么类型，所以无法添加对象进去，不过，有一个例外，就是null类型，因为它是任何引用类型的子类型。

那么在集合中有多少方法不能用呢？查看API，只要方法接受的参数是E类型的就都不能使用。

 

 

  1.2 设定通配符的上限

上面刚讲到，通配符可以匹配任意类型，也就是说List<?>可以是任何泛型List的父类（虽然参数化类型没有继承关系，但可以类比）。但是，现在我们不想匹配任何泛型List，只想匹配某类或某类的子类泛型List。

比如说，我们需要把动物类或者动物类的子类装进List集合，那该怎么做呢？可能有些人会这样子：因为Animal(动物类)是Cat(猫类)的父类，那就直接把Cat类交给Animal类就可以了。但是这样做真的可以吗？代码如下：

package wj.wcj.testwildcard;

//--------------------①

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

class Animal{

   private String name;

   public Animal(){}

   public Animal(String name){

   this.name=name;

   }

 

@Override

public String toString() {

return "动物类。。。"+name;

}

}

 

class Cat extends Animal{

private String name;

   public Cat(String name){

   this.name=name;

   }

@Override

public String toString() {

return "猫类。。。"+name;

}

}

 

class Dog extends Animal{

private String name;

   public Dog(String name){

   this.name=name;

   }

@Override

public String toString() {

return "狗类。。。"+name;

}

}

 

public class WildCardTest {

public static void main(String[] args) {

        List<Animal> animal List = new Array<>(); 

animalList.add(new Animal("小青"));

animalList.add(new Animal("强子"));

printAnimal(animalList);

List<Cat> CatlList = new ArrayList<>(); 

CatlList.add(new Cat("小白"));

CatlList.add(new Cat("小喵喵"));

printAnimal(CatlList);    ☜

/*

 * 报的错误：

 * The method printAnimal(List<Animal>) in the type

 *  WildCardTest is not applicable for the arguments 

 *  (List<Cat>)

 */

}

 

//--------------------②

public static void printAnimal(List<Animal> l) {

for(Animal animal : l){

System.out.println(l+",");

}

}

}

可以看到程序在☜这个位置报错了。这是我们忽略了一个细节，即数化类型没有继承关系（jdk1.5新特性（一）有讲到），你怎么可以把List<Cat> 对象赋给List<Animal> 对象呢。

为了解决这样的需求，java泛型提供了中被限制的通配符。可以表示为 List<? extends Animal> ,这表示该集合可以接收Animal类以及Animal的子类对象。

下面把第②段代码改为：

public static void printAnimal(List<? extends Animal> l) {

for(Animal animal : l){

System.out.println(l+",");

}

}

上面的错误就会消失了。List<? extends Animal>中的 ？ 号代表一个未知类型，同样对于List<? extends Animal>集合，我们不能对它进行与类型（类型参数是E的）相关的操作，如add方法等。

 

  1.3 设定通配符的下限

 通配符的下限和通配符的上限类似，对上一个案例可以表示为

 List<? super Cat>,它表示这个List可以接受Cat类以及Cat类的父类对象。代码案例可以对上面代码进行修改，这里就不给出了。

 

2.泛型方法与方法重载

泛型可以指定通配符的上限，也可以指定通配符的下限。那么有两个方法，一个用上限表示，另一个用下限表示，这两个是方法的重载吗？

public class TestUtils {

   /* 报的错误：

 * Method copy(Collection<T>, Collection<? extends T>) has the same 

 * erasure copy(Collection<E>, Collection<E>) as

 *  another method in type TestUtils

 */

public static <T> void copy(Collection<T> dest,Collection<? extends T> src){

}

 

  /* 报的错误：

 * Method copy(Collection<? super T>, Collection<T>)   has the same 

 * erasure copy(Collection<E>, Collection<E>) as 

 * another method in type TestUtils 

 */

public static <T> T copy(Collection<? super T> dest,Collection<T> src){

}

}

虽然我的英语不怎么好，但是我还是理解了这个是说这两个方法是相同的。也就是说，这两个方法并不是重载。那怎么会这样呢，跟我想象的完全不一样。这就牵扯到下面要说的，泛型的擦除了。因为在编译时，编译器会去掉类型化，那么两个方法的参数完全一样了，即都是Collection对象类型。

 

3.泛型与数组

Java的泛型有一个重要的设计原则，就是如果一段代码在编译时没有产生：“[unchecked]未经检查的转换”警告，那么程序在运行时就不会发生类型转换异常。正是因为这个，所以数组元素的类型不能包含类型变量或类型形参，不过无上限的类型通配符是可以的。虽然不能创建ArrayList<Integer>[10]这样的数组，但是给出ArrayList<String>[]的声明还是可以的。

如果java支持创建这样的泛型数组，那么有这样的程序：

 //声明并创建一个List数组，而每个List对象放的是字符串对象 

List<String>[] lsa =new ArrayList<String>[10];

//把List数组转换为Object数组

Object[] obj=(Object[])lsa;

//声明并创建一个List集合，存放Integer对象

List<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();

//给集合添加一个Integer对象

intList.add(new Integer(5));

    //将List集合对象作为Object数组的第一个元素存入数组中

obj[0]=intList;

    //取出lsa数组的第一个元素List集合，并取出集合中的第一个元素

String s = lsa[0].get(0);  // 

  如果第一句是成立的话，那么当程序执行到最后一句话时，会出现

java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String，然而这么做违背泛型的设计原则。

 

Java允许创建无上限的通配符泛型数组，将上面代码改为:

 //声明并创建一个List数组，而每个List对象放的是字符串对象

List<?>[] lsa = new ArrayList<?>[10];

//把List数组转换为Object数组

Object[] obj=(Object[])lsa;

//声明并创建一个List集合，存放Integer对象

List<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();

//给集合添加一个Integer对象

intList.add(new Integer(5));

//将List集合对象作为Object数组的第一个元素存入数组中

obj[0]=intList;

//取出lsa数组的第一个元素List集合，并取出集合中的第一个元素

String s = (String)lsa[0].get(0);

可以看到在这时程序不得不进行强制类型转换（最后一句），最后一句运行时会引发类型转化异常。所以这是我们应该用instanceof运算符保证它的数据类型。

最后一句代码改为：

   Object target=lsa[0].get(0);

if(target instanceof String){

String s = (String)target;

}

 

4.泛型与反射

 4.1.Java在泛型出来时，反射包也被翻新了，来为参数化类型和方法提供参数信息。可以查看javaAPI：

<U> Class<? extends U>	asSubclass(Class<U> clazz)            强制转换该 Class 对象，以表示指定的 class 对象所表示的类的一个子类。
T	cast(Object obj)            将一个对象强制转换成此 Class 对象所表示的类或接口。
static Class<?>	forName(String className)            返回与带有给定字符串名的类或接口相关联的 Class 对象。
static Class<?>	forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader)            使用给定的类加载器，返回与带有给定字符串名的类或接口相关联的 Class 对象。
<A extends Annotation>  A	getAnnotation(Class<A> annotationClass)            如果存在该元素的指定类型的注释，则返回这些注释，否则返回 null。
Class<?>[]	getClasses()            返回一个包含某些 Class 对象的数组，这些对象表示属于此 Class 对象所表示的类的成员的所有公共类和接口。
Class<?>	getComponentType()            返回表示数组组件类型的 Class。
Constructor<T>	getConstructor(Class<?>... parameterTypes)            返回一个 Constructor 对象，它反映此 Class 对象所表示的类的指定公共构造方法。
Constructor<?>[]	getConstructors()            返回一个包含某些 Constructor 对象的数组，这些对象反映此 Class 对象所表示的类的所有公共构造方法。
Constructor<T>	getDeclaredConstructor(Class<?>... parameterTypes)            返回一个 Constructor 对象，该对象反映此 Class 对象所表示的类或接口的指定构造方法。
Constructor<?>[]	getDeclaredConstructors()            返回 Constructor 对象的一个数组，这些对象反映此 Class 对象表示的类声明的所有构造方法。
Class<?>	getDeclaringClass()            如果此 Class 对象所表示的类或接口是另一个类的成员，则返回的 Class 对象表示该对象的声明类。
Class<?>	getEnclosingClass()            返回底层类的立即封闭类。
Constructor<?>	getEnclosingConstructor()            如果该 Class 对象表示构造方法中的一个本地或匿名类，则返回 Constructor 对象，它表示底层类的立即封闭构造方法。
T	newInstance()            创建此 Class 对象所表示的类的一个新实例。

 

 4.2利用反射越过编译器对字节码操作

  我们都知道如果一个集合声明并创建为这样：

List<String> listStr = new ArrayList<>();

那么我们就不能向List集合中添加Integer类型的对象了，但是真的一点办法都没有吗？当然不是，利用反射就可以做到，看以下代码：

 List<Integer> listStr = new ArrayList<Integer>();  

Class clazz = listStr.getClass();

Method m=clazz.getMethod("add",Object.class);

        m.invoke(listStr, "java"); 

        System.out.println(listStr.get(0));

这段代码最后打印的是字符串 java ，也就是说把字符串添加到了List<Integer> 集合里了。

这是怎么做到了呢？我们知道泛型的概念是在编译期存在的，在编译时编译器会将泛型擦除，所以在虚拟机中List<Integer>就变成了List原始类型了，当然原始类型的List可以存储任意对象。而反射就越过编译期，自然就不存在类型检查的问题了。

 

5.泛型的约束与局限性

 （1）不能用基本类型实例化类型参数。也就是说没有List<int>，只有List<Integer> ，当然这原因就是类型擦除，擦除后List含有Object类型的域，而Object不能存int（当然自动封装是另一回事）。

（2）运行时类型查询只适用于原始类型。

（3）不能创建参数化类型数组。

（4）不能实例化类型变量。也就是说不能使用像new T(...)，

   new T[...]或T.class这样的表达式的类型变量。

（5）泛型类的静态上下文中类型变量无效，即不能在静态域或方法中引用类型变量。

（6）不能抛出或捕获泛型类的实例。