jdk15泛型指南中文版.docx

1、jdk15泛型指南中文版Java1.5泛型指南中文版(Java1.5 Generic Tutorial)英文版pdf下载链接：译者：chengchengji目录摘要和关键字1.介绍2.定义简单的泛型3.泛型和子类继承4.通配符(Wildcards)4.1.有限制的通配符(Bounded Wildcards)5.泛型方法6.与旧代码交互6.1.在泛型代码中使用老代码6.2.擦除和翻译(Erasure and Translation)6.3.在老代码中使用泛型代码7.要点(The Fine Print)7.1.一个泛型类被其所有调用共享7.2.转型和instanceof7.3.数组Arrays8.

2、Class Literals as Run-time Type Tokens9.More fun with *9.1.通配符匹配(wildcard capture)10.泛型化老代码11.致谢摘要和关键字generics、type safe、type parameter(variable)、formal type parameter、actual type parameter、wildcards(?)、unknown type、? extends T、? super T、erasure、translation、cast、instanceof、arrays、Class Literals as R

3、un-time Type Tokens、wildcard capture、multiple bounds(T extends T1& T2 . & Tn)、covariant returns1.介绍JDK1.5中引入了对java语言的多种扩展，泛型(generics)即其中之一。这个教程的目标是向您介绍java的泛型(generic)。你可能熟悉其他语言的泛型，最著名的是C+的模板(templates)。如果这样，你很快就会看到两者的相似之处和重要差异。如果你不熟悉相似的语法结构，那么更好，你可以从头开始而不需要忘记误解。Generics允许对类型进行抽象(abstract over type

4、s)。最常见的例子是集合类型(Container types)，Collection的类树中任意一个即是。下面是那种典型用法：List myIntList =newLinkedList();/ 1myIntList.add(newInteger(0);/ 2Integer x = (Integer)myIntList.iterator().next();/ 3第3行的类型转换有些烦人。通常情况下，程序员知道一个特定的list里边放的是什么类型的数据。但是，这个类型转换是必须的(essential)。编译器只能保证iterator返回的是Object类型。为了保证对Integer类型变量赋值的类

5、型安全，必须进行类型转换。当然，这个类型转换不仅仅带来了混乱，它还可能产生一个运行时错误(run time error)，因为程序员可能会犯错。程序员如何才能明确表示他们的意图，把一个list中的内容限制为一个特定的数据类型呢？这是generics背后的核心思想。这是上面程序片断的一个泛型版本:List myIntList =newLinkedList();/ 1myIntList.add(newInteger(0);/ 2Integer x =myIntList.iterator().next();/ 3注意变量myIntList的类型声明。它指定这不是一个任意的List，而是一个Integ

6、er的List，写作：List。我们说List是一个带一个类型参数的泛型接口(a generic interface that takes a type parameter)，本例中，类型参数是Integer。我们在创建这个List对象的时候也指定了一个类型参数。另一个需要注意的是第3行没了类型转换。现在，你可能认为我们已经成功地去掉了程序里的混乱。我们用第1行的类型参数取代了第3行的类型转换。然而，这里还有个很大的不同。编译器现在能够在编译时检查程序的正确性。当我们说myIntList被声明为List类型，这告诉我们无论何时何地使用myIntList变量，编译器保证其中的元素的正确的类型。与

7、之相反，一个类型转换说明程序员认为在那个代码点上它应该是那种类型。实际结果是，这可以增加可读性和稳定性(robustness)，尤其在大型的程序中。2.定义简单的泛型下面是从java.util包中的List接口和Iterator接口的定义中摘录的片断：publicinterfaceList voidadd(E x);Iteratoriterator();publicinterfaceIterator Enext();booleanhasNext();这些都应该是很熟悉的，除了尖括号中的部分，那是接口List和Iterator中的形式类型参数的声明(the declarations of the

8、 formal type parameters of the interfaces List and Iterator)。类型参数在整个类的声明中可用，几乎是所有可是使用其他普通类型的地方(但是有些重要的限制，请参考第7部分)。（原文：Type parameters can be used throughout the generic declaration, pretty much where you would use ordinary types (though there are some important restrictions; see section 7)）在介绍那一节我们看

9、到了对泛型类型声明List(the generic type declaration List)的调用，如List。在这个调用中(通常称作一个参数化类型a parameterized type)，所有出现形式类型参数(formal type parameter,这里是E)都被替换成实体类型参数(actual type argument)(这里是Integer)。你可能想象,List代表一个E被全部替换成Integer的版本：publicinterfaceIntegerList voidadd(Integer x)Iteratoriterator();这种直觉可能有帮助，但是也可能导致误解。它有

10、帮助，因为List的声明确实有类似这种替换的方法。它可能导致误解，因为泛型声明绝不会实际的被这样替换。没有代码的多个拷贝，源码中没有、二进制代码中也没有；磁盘中没有，内存中也没有。如果你是一个C+程序员，你会理解这是和C+模板的很大的区别。一个泛型类型的声明只被编译一次，并且得到一个class文件，就像普通的class或者interface的声明一样。类型参数就跟在方法或构造函数中普通的参数一样。就像一个方法有形式参数(formal value parameters)来描述它操作的参数的种类一样，一个泛型声明也有形式类型参数(formal type parameters)。当一个方法被调用，实

11、参(actual arguments)替换形参，方法体被执行。当一个泛型声明被调用，实际类型参数(actual type arguments)取代形式类型参数。一个命名的习惯：我们推荐你用简练的名字作为形式类型参数的名字(如果可能，单个字符)。最好避免小写字母，这使它和其他的普通的形式参数很容易被区分开来。许多容器类型使用E作为其中元素的类型，就像上面举的例子。在后面的例子中还会有一些其他的命名习惯。3.泛型和子类继承让我们测试一下我们对泛型的理解。下面的代码片断合法么？List ls = new ArrayList(); /1List lo = ls; /2第1行当然合法，但是这个问题的狡猾

12、之处在于第2行。这产生一个问题：一个String的List是一个Object的List么？大多数人的直觉是回答：“当然！”。好，在看下面的几行：lo.add(new Object(); / 3String s = ls.get(0); / 4:试图把Object赋值给String这里，我们使用lo指向ls。我们通过lo来访问ls,一个String的list。我们可以插入任意对象进去。结果是ls中保存的不再是String。当我们试图从中取出元素的时候，会得到意外的结果。java编译器当然会阻止这种情况的发生。第2行会导致一个编译错误。总之，如果Foo是Bar的一个子类型(子类或者子接口)，而G是

13、某种泛型声明，那么G是G的子类型并不成立!这可能是你学习泛型中最难理解的部分，因为它和你的直觉相反。这种直觉的问题在于它假定这个集合不改变。我们的直觉认为这些东西都不可改变。举例来说，如果一个交通部(DMV)提供一个驾驶员里表给人口普查局，这似乎很合理。我们想，一个List是一个List，假定Driver是Person的子类型。实际上，我们传递的是一个驾驶员注册的拷贝。然而，人口普查局可能往驾驶员list中加入其他人，这破坏了交通部的记录。为了处理这种情况，考虑一些更灵活的泛型类型很有用。到现在为止我们看到的规则限制比较大。4.通配符(Wildcards)考虑写一个例程来打印一个集合(Coll

14、ection)中的所有元素。下面是在老的语言中你可能写的代码：voidprintCollection(Collection c) Iterator i =c.iterator();for(intk = 0; k c.size(); k+) System.out.println(i.next();下面是一个使用泛型的幼稚的尝试(使用了新的循环语法):voidprintCollection(Collection c) for(Object e : c) System.out.println(e);问题是新版本的用处比老版本小多了。老版本的代码可以使用任何类型的collection作为参数，而新版本

15、则只能使用Collection，我们刚才阐述了，它不是所有类型的collections的父类。那么什么是各种collections的父类呢？它写作：Collection(发音为:collection of unknown)，就是，一个集合，它的元素类型可以匹配任何类型。显然，它被称为通配符。我们可以写：voidprintCollection(Collection c) for(Object e : c) System.out.println(e);现在，我们可以使用任何类型的collection来调用它。注意，我们仍然可以读取c中的元素，其类型是Object。这永远是安全的，因为不管colle

16、ction的真实类型是什么，它包含的都是objects。但是将任意元素加入到其中不是类型安全的：Collection c =newArrayList();c.add(newObject();/编译时错误因为我们不知道c的元素类型，我们不能向其中添加对象。add方法有类型参数E作为集合的元素类型。我们传给add的任何参数都必须是一个未知类型的子类。因为我们不知道那是什么类型，所以我们无法传任何东西进去。唯一的例外是null，它是所有类型的成员。另一方面，我们可以调用get()方法并使用其返回值。返回值是一个未知的类型，但是我们知道，它总是一个Object，因此把get的返回值赋值给一个Objec

17、t类型的对象或者放在任何希望是Object类型的地方是安全的。4.1.有限制的通配符(Bounded Wildcards)考虑一个简单的画图程序，它可以用来画各种形状，比如矩形和圆形。为了在程序中表示这些形状，你可以定义下面的类继承结构：publicabstractclassShape publicabstractvoiddraw(Canvas c);publicclassCircleextendsShape privateintx,y,radius;publicvoiddraw(Canvas c) / .publicclassRectangleextendsShape privateintx

18、,y,width,height;publicvoiddraw(Canvas c) / .这些类可以在一个画布(Canvas)上被画出来:publicclassCanvas publicvoiddraw(Shape s) s.draw(this);所有的图形通常都有很多个形状。假定它们用一个list来表示，Canvas里有一个方法来画出所有的形状会比较方便：publicvoiddrawAll(List shapes) for(Shape s : shapes) s.draw(this);现在，类型规则导致drawAll()只能使用Shape的list来调用。它不能，比如说对List来调用。这很不

19、幸，因为这个方法所作的只是从这个list读取shape，因此它应该也能对List调用。我们真正要的是这个方法能够接受一个任意种类的shape:publicvoiddrawAll(List shapes) /.这里有一处很小但是很重要的不同:我们把类型List替换成了List。现在drawAll()可以接受任何Shape的子类的List，所以我们可以对List进行调用。List是有限制通配符的一个例子。这里？代表一个未知的类型，就像我们前面看到的通配符一样。但是，在这里，我们知道这个未知的类型实际上是Shape的一个子类(它可以是Shape本身或者Shape的子类而不必是extends自Shap

20、e)。我们说Shape是这个通配符的上限(upper bound)。像平常一样，要得到使用通配符的灵活性有些代价。这个代价是，现在像shapes中写入是非法的。比如下面的代码是不允许的：publicvoidaddRectangle(List shapes) shapes.add(0,newRectangle();/ compile-time error!你应该能够指出为什么上面的代码是不允许的。因为shapes.add的第二个参数类型是?extendsShape一个Shape未知的子类。因此我们不知道这个类型是什么，我们不知道它是不是Rectangle的父类；它可能是也可能不是一个父类，所以这

21、里传递一个Rectangle不安全。有限制的通配符正是我们解决DMV给人口普查局传送名单的例子所需要的。我们的例子假定数据用一个姓名（String）到people（用Person或其子类来表示，比如Driver）。Map是一个有两个类型参数的泛型类型的例子，表示map的键key和值value。再一次，注意形式类型参数的命名习惯K代表keys，V代表vlaues。publicclassCensuspublicstatic voidaddRegistry(Mapregistry).MapallDrivers = .;Census.addRegistry(allDrivers);5.泛型方法考虑写一

22、个方法，它用一个Object的数组和一个collection作为参数，完成把数组中所有object放入collection中的功能。下面是第一次尝试：staticvoidfromArrayToCollection(Object a, Collectionc)for(Object o : a)c.add(o);/编译期错误现在，你应该能够学会避免初学者试图使用Collection作为集合参数类型的错误了。或许你已经意识到使用Collection也不能工作。会议一下，你不能把对象放进一个未知类型的集合中去。解决这个问题的办法是使用generic methods。就像类型声明，方法的声明也可以被泛型

23、化就是说，带有一个或者多个类型参数。staticvoidfromArrayToCollection(T a, Collection c)for(T o : a) c.add(o);/ correct我们可以使用任意集合来调用这个方法，只要其元素的类型是数组的元素类型的父类。Object oa =newObject100;Collection co =newArrayList();fromArrayToCollection(oa, co);/ T指ObjectString sa =newString100;Collection cs =newArrayList();fromArrayToColl

24、ection(sa, cs);/ T inferred to be StringfromArrayToCollection(sa, co);/ T inferred to be ObjectInteger ia =newInteger100;Float fa =newFloat100;Number na =newNumber100;Collection cn =newArrayList();fromArrayToCollection(ia, cn);/ T inferred to be NumberfromArrayToCollection(fa, cn);/ T inferred to be

25、 NumberfromArrayToCollection(na, cn);/ T inferred to be NumberfromArrayToCollection(na, co);/ T inferred to be ObjectfromArrayToCollection(na, cs);/ compile-time error注意，我们并没有传送真实类型参数(actual type argument)给一个泛型方法。编译器根据实参为我们推断类型参数的值。它通常推断出能使调用类型正确的最明确的类型参数(原文是：It will generallyinferthe most specific

26、type argument that will make the call type-correct.)。现在有一个问题：我们应该什么时候使用泛型方法，又什么时候使用通配符类型呢？为了理解答案，让我们先看看Collection库中的几个方法。publicinterfaceCollection booleancontainsAll(Collection c);booleanaddAll(Collection c);我们也可以使用泛型方法来代替：publicinterfaceCollection booleancontainsAll(Collection c);booleanaddAll(Collection c);/hey, type variables can have bounds too!但是，在containsAll和addAll中，类型参数T都只使用一次。返回值的类型既不依赖于类型参数(type parameter)也不依赖于方法的其他参数（这里，只有简单的一个参数）。这告诉我们类型参数(type argument)被用作多态（polymorphism），它唯一的效果是允许在不同的调用点，可以使用多种实参类型(actual argument)。如果是这种情况，应该使用通配符。通配符就是被设计用来支持灵活的子类化的，这是我们在这里要强调的。泛型函数允