Java范型拾掇

Java范型整理

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

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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。

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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。

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//Example 2protected void collectionsExample() {  ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();  list.add(new String("test string"));  // list.add(new Integer(9)); this no longer compiles  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：

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//Example 3public 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。

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?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。

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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。

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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。

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//Example 4public <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。

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//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：

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Example.java:10: incompatible typesfound  : 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。

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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。

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五、通配符

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//Example 6List<String> stringList = new ArrayList<String>(); //1List<Object> objectList = stringList ;//2objectList .add(new Object()); // 3String s = stringList .get(0);//4

?? ? ? ?乍一看，Example?6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。

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//Example 7void 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

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//Example 8void 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）。

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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

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//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!   }  }

再看下面的：

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// 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 GenericsExample1 {  /**   * @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

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七、二个参数的Generics

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//Example 11class 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);   } }

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八、Generics的Hierarchy

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//Example 12class 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);   }  }

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九、使用通配符

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//Example 14class 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.");  }}

十、使用边界通配符

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//Example 15class 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);   } } 

十一、ArrayList的Generics

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//Example 16public 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);    }  }}

十二、HashMap的Generics

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//Example 17public 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);  }} 

十三、接口的Generics

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//Example 18interface 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());   } }

十四、Exception的Generics

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//Example 20interface 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();    }  }}

十五、两种写法

package com.test;public class EntityDao1 {      public <T> void add(T t){    //查询实体的代码  }      public <T,ID> T get(ID id){    //.保存实体的代码    return null;  }}

?? ? ? ?范型一般用于方法的参数或者方法的返回值，上面的写法，我们要使范型有效，就须在方法的返回类型前加入强制范型转换。其中，add(T t)的参数用了范型，它的返回值是void型，就在void 前用强制类型转换，即加上<T>，强制转换成范型的形式，这样就不会报错了。而T get(ID id)，由于它的参数和返回类型都用了范型，故要在返回类型T前强制转换，即<T,ID>。

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package com.test;public class EntityDao2<T,ID> {      public void add(T t){    //..保存实体的代码  }      public T get(ID id){    //.查询实体的代码    return null;  }}

?? ? ? ?这种形式，是把范型声明放在类中了，就不需每个方法都写强制类型转换。

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