[2016-9-3]泛型与约束

本文深入探讨Java泛型的由来及使用方式,介绍如何利用泛型增强代码的可读性和安全性,包括泛型的约束与局限性等内容。

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泛型与约束

  1. 泛型的由来:在JDK5之前,java的泛型程序是通过继承来实现的,例如ArrayList只是维护了一个Object类型的数组,这样的实现就会带来一些问题,首先是传入的参数是Object类型,那么也就是可以使任意类型,如果你传入的都是Stirng类型的话,那么获取的时候需要进行强制类型转换,并且这个时候可以传入任意类型的参数,例如也可以传入File类型的数据进去,并没有类型检查,如果通过强制类型转化为String的时候,就会在运行的时候报错,为了解决这个问题,JDK5之后有了泛型类型,可以通过在定义类、方法等的时候指定泛型类型,那么在编译之前编译器就会检查你传入的参数类型是否正确,如果不正确是通不过编译的,在定义类的时候使用泛型要比在使用的时候进行参数类型的强制转换要好得多,并且不会在运行阶段出现强制类型转换出错的问题,泛型的使用,限制了参数的类型,增强了代码的可读性,只要这样定义ArrayList所有人都会知道这个数组中存放的数据都是String类型,泛型的出现使得程序的可读性和安全性得到提高,就像上面所说,如果在使用的时候并没有进行参数类型检测可能会传入各种类型的数据进去,而且使用的时候需要进行参数类型的强制转换,在编译时并不会报错,而在运行阶段就有可能出问题,在编译前的报错要比运行时出问题要好得多
  2. 泛型的使用:
package wlvgfe.test;

public class wlvgfe201693<T> {
    private T _count;

    public void setCount(T t){
        _count=t;
    }

    public T getCount(){
        return _count;
    }

    public static void main(String[] args) {
        wlvgfe201693<Integer> t1=new wlvgfe201693<>();
        t1.setCount(123456);
        System.out.println(t1.getCount());

        wlvgfe201693<Double> t2=new wlvgfe201693<>();
        t2.setCount(324.324);
        System.out.println(t2.getCount());
    }
}

运行结果:
123456
324.324
泛型可以运用到类、方法、接口中,通过定义泛型可以限制我们传递参数的类型,如果传入不同于定义时的数据类型会报错,上面程序方法中的泛型参数只有一个,其实可以有两个或者两个以上,例如HashMap

package wlvgfe.test;

public class wlvgfe201693<T extends Number> {
    private T _count;

    public void setCount(T t){
        _count=t;
    }

    public T getCount(){
        return _count;
    }

    public static void main(String[] args) {
        wlvgfe201693<Integer> t1=new wlvgfe201693<>();
        t1.setCount(123456);
        System.out.println(t1.getCount());

        wlvgfe201693<Double> t2=new wlvgfe201693<>();
        t2.setCount(324.324);
        System.out.println(t2.getCount());

        //使用了泛型通配符之后,下面的代码就会报错
        wlvgfe201693<String> t3=new wlvgfe201693<>();
        t3.setCount("feafe");
        System.out.println(t3.getCount());
    }
}

T extend Number限定了泛型参数的上限,也就是说只有继承了Number类的类型才可以作为此类的参数使用,而String类型显然不是,这个时候就无法通过编译
同样还有T super X,用来限定泛型参数的下限,只有X的基类才可以作为泛型参数传递,其他类型不可以
泛型参数的类型可以是类也可以是接口,如果是接口的可以实现多个接口的泛型参数,通过&符来进行连接

package wlvgfe.test;

import java.io.Serializable;

public class wlvgfe201693<T extends Number & Serializable & Comparable<T>> {
    private T _count;

    public void setCount(T t){
        _count=t;
    }

    public T getCount(){
        return _count;
    }

    public static void main(String[] args) {
        wlvgfe201693<Integer> t1=new wlvgfe201693<>();
        t1.setCount(123456);
        System.out.println(t1.getCount());

        wlvgfe201693<Double> t2=new wlvgfe201693<>();
        t2.setCount(324.324);
        System.out.println(t2.getCount());

        //使用了泛型通配符之后,下面的代码就会报错
        wlvgfe201693<String> t3=new wlvgfe201693<>();
        t3.setCount("feafe");
        System.out.println(t3.getCount());
    }
}

3、java泛型转换有以下事实:

  1. 虚拟机中没有泛型,只有普通的类和方法,在进行泛型类型的编译时候将泛型类型用普通类型进行替换
  2. 所有的类型参数都用它们的边界替换
  3. 为保持类型安全性,必要时插入强制类型转换

4、泛型的约束与局限性:
1. 不能使用基本类型作为泛型类型,泛型类型只能是引用类型
2. 不能抛出或者处理泛型类型的对象,泛型类扩展Throwable都不合,法,换句话说任何泛型类都不能实现Throwable接口,不能在catch子句中使用泛型类型对象,这句话的意思就是如果在参数中指定了泛型参数的话,并不能在catch子句中使用,但是如果throws的类型是泛型类型的话就是合法的
3. 禁止使用参数化类型的数组
4. 不能实例化反省类型
5. 不能在静态域或者静态方法中引用反省类型变量,例如:

```
public class Singleton<T>(){
    private static T _singleton=null;
    public static T getSingleton(){//无法通过编译
        if(_singleton==null){
            //构造这个T
        }
        return _singleton;
    }
}
```
因此禁止使用带有类型变量的静态域和静态方法

5、关于泛型类型的继承规则
1. 无论S和T有什么关系,ClsName和ClsName都没有什么关系
2. 泛型类可以实现或者扩展其他的泛型类,这一点与普通的类相同

### TypeScript 约束的使用 在 TypeScript 中,约束用于限制参数的类型范围,从而提高代码的安全性和灵活性。通过 `extends` 关键字,可以定义参数必须满足的条件。以下是关于如何使用 TypeScript 约束的具体说明: #### 基础概念 当定义一个函数或接口时,如果希望该能够操作某些特定类型的属性或方法,则需要为其添加约束。例如,在不加约束的情况下,编译器会认为可能表示任意类型,因此不允许访问任何具体的属性或方法[^4]。 #### 使用 `extends` 添加约束 可以通过 `extends` 关键字为设置约束条件。这意味着传入的类型必须继承自某个基类或者实现某个接口。下面是一个简单的例子: ```typescript function getProperty<T, K extends keyof T>(obj: T, key: K): T[K] { return obj[key]; } let x = { a: 1, b: 2, c: 3, d: 4 }; getProperty(x, "a"); // 返回 number 类型,正常工作 // getProperty(x, "m"); // 错误:"m" 不属于 "a", "b", "c", "d" ``` 在这个例子中,`K` 被约束为 `keyof T` 的子集,这样就确保了传递给 `key` 参数的值一定是对象 `obj` 上存在的键[^3]。 #### 更复杂的场景——结合接口 除了基本的数据结构外,还可以利用接口来进一步增强的功能。比如创建一个带有约束接口: ```typescript interface Lengthwise { length: number; } function loggingIdentity<T extends Lengthwise>(arg: T): T { console.log(arg.length); return arg; } ``` 这里要求传入的对象至少拥有 `length` 属性。如果不满足此条件,就会报错[^5]。 #### 默认类型支持 有时为了简化调用者的工作量,也可以设定默认类型作为备用方案。即使提供了默认值,仍然可以根据实际需求覆盖这些预设选项。 ```typescript function createArray<T = string>(): T[] { return []; } const strArr = createArray(); // 推断成字符串数组 const numArr = createArray<number>(); // 明确指定为数字数组 ``` 以上展示了多种方式去运用和理解 TypeScript 下的约束机制。 ---
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