【泛型】泛型的作用与定义

一、泛型的基本概念

泛型是JDK1.5的一种新特性,它的本质是参数化类型的应用,也就是说操作的数据类型被指定为一个参数,在用到的时候再指定具体的类型。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中,分别称为泛型类,泛型接口和泛型方法。

泛型思想早在C++语言的模板(Templates)中就开始生根发芽,在Java语言处于还没有出现泛型的版本时,只能通过Object是所有类型的父类和类型强制转换两个特点的配合来实现类型泛化。例如在哈希表的存取中,JDK 1.5之前使用HashMap的get()方法,返回值就是一个Object对象,由于Java语言里面所有的类型都继承于java.lang.Object,那Object转型为任何对象成都是有可能的。但是也因为有无限的可能性,就只有程序员和运行期的虚拟机才知道这个Object到底是个什么类型的对象。在编译期间,编译器无法检查这个Object的强制转型是否成功,如果仅仅依赖程序员去保障这项操作的正确性,许多ClassCastException的风险就会被转嫁到程序运行期之中。

泛型技术在C#和Java之中的使用方式看似相同,但实现上却有着根本性的分歧,C#里面泛型无论在程序源码中、编译后的IL中(Intermediate Language,中间语言,这时候泛型是一个占位符)或是运行期的CLR中都是切实存在的,List<Integer>与List<String>就是两个不同的类型,它们在系统运行期生成,有自己的虚方法表和类型数据,这种实现称为类型膨胀,基于这种方法实现的泛型被称为真实泛型。

Java语言中的泛型则不一样,它只在程序源码中存在,在编译后的字节码文件中,就已经被替换为原来的原始类型(Raw Type,也称为裸类型)了,并且在相应的地方插入了强制转型代码,因此对于运行期的Java语言来说,ArrayList<Integer>与ArrayList<String>就是同一个类。所以说泛型技术实际上是Java语言的一颗语法糖,Java语言中的泛型实现方法称为类型擦除,基于这种方法实现的泛型被称为伪泛型。(类型擦除在后面在学习)

使用泛型机制编写的程序代码要比那些杂乱的使用Object变量,然后再进行强制类型转换的代码具有更好的安全性和可读性。泛型对于集合类来说尤其有用。

泛型程序设计(Generic Programming)意味着编写的代码可以被很多不同类型的对象所重用。

二、实例分析

在JDK1.5之前,Java泛型程序设计是用继承来实现的。因为Object类是所用类的基类,所以只需要维持一个Object类型的引用即可。就比如ArrayList只维护一个Object引用的数组:

public class ArrayList//JDK1.5之前的
{
    public Object get(int i){......}
    public void add(Object o){......}
    ......
    private Object[] elementData;
}

这样会有两个问题:

没有错误检查,可以向数组列表中添加类的对象
在取元素的时候,需要进行强制类型转换
这样,很容易发生错误,比如:

/**jdk1.5之前的写法,容易出问题*/
        ArrayList arrayList1=new ArrayList();
        arrayList1.add(1);
        arrayList1.add(1L);
        arrayList1.add("asa");
        int i=(Integer) arrayList1.get(1);//因为不知道取出来的值的类型,类型转换的时候容易出错
这里的第一个元素是一个长整型,而你以为是整形,所以在强转的时候发生了错误。

所以。在JDK1.5之后,加入了泛型来解决类似的问题。例如在ArrayList中使用泛型:

/** jdk1.5之后加入泛型*/
        ArrayList<String> arrayList2=new ArrayList<String>();  //限定数组列表中的类型
//      arrayList2.add(1); //因为限定了类型,所以不能添加整形
//      arrayList2.add(1L);//因为限定了类型,所以不能添加整长形
        arrayList2.add("asa");//只能添加字符串
        String str=arrayList2.get(0);//因为知道取出来的值的类型,所以不需要进行强制类型转换

还要明白的是,泛型特性是向前兼容的。尽管 JDK 5.0 的标准类库中的许多类,比如集合框架,都已经泛型化了,但是使用集合类(比如 HashMap 和 ArrayList)的现有代码可以继续不加修改地在 JDK 1.5 中工作。当然,没有利用泛型的现有代码将不会赢得泛型的类型安全的好处。

参考:架构师筑基必备技能:深入Java泛型,泛型的作用与定义

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