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基礎(chǔ)篇：深入解析Java泛型
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「潛行前行」，作者cscw 。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系潛行前行公眾號。
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1 JAVA的Type類型體系
先了解下java的Type類型體系(類的類=>類型)，Type是所有類型(原生類型-Class、參數(shù)化類型-Parameterizedtype、數(shù)組類型-GenericArrayType、類型變量-TypeVariable、基本類型-Class)的共同接口;前兩篇反射和注解講到的Class 就是Type的一實現(xiàn)類
- Type下面又有四個子接口類ParameterizedType、TypeVariable、GenericArrayType、WildcardType
- List 表示泛型，E是TypeVariable類型，List 則是ParameterizedType(參數(shù)化類型)，List 里的String稱為實際參數(shù)類型
- 具體化泛型中的類型時，可以使用 ? extends 或 ? super來表示繼承關(guān)系;如List ，而里面的 ? 稱為通配符類型WildcardType
- GenericArrayType 表示一種元素類型是ParameterizedType(參數(shù)化類型)或者TypeVariable(類型變量)的數(shù)組類型，如T[] 或者 List []
- 注解是JDK1.5才出現(xiàn)了的，為了表示被注解的類型的，加入AnnotatedElement類型，字面意思就是被注解的元素。JDK1.8又有了AnnotatedType將Type和被注解元素的概念關(guān)聯(lián)起來。
- AnnotatedType也有四個子接口，和Type的四個子接口一一對應(yīng)，如：ParameterizedType類型被注解則被編譯器解析成AnnotatedParameterizedType: @AnTest("list")List list
2 泛型的概念
- Java 泛型(generics)是JDK1.5中引入的一個新特性，其本質(zhì)是參數(shù)化類型，解決不確定具體對象類型的問題;其所操作的數(shù)據(jù)類型被指定為一個參數(shù)(type parameter)這種參數(shù)類型可以用在類、接口和方法的創(chuàng)建中，分別稱為泛型類、泛型接口、泛型方法
泛型: 把類型明確的工作推遲到創(chuàng)建對象或調(diào)用方法的時候才去明確的特殊的類型
3 泛型類和泛型方法的示例
- 泛型類的定義
- public class MainTest
{ - private T param;
- }
- public static void main(String[] args){
- MainTest
data = new MainTest (){}; - ParameterizedType genType1 = (ParameterizedType)data.getClass().getGenericSuperclass();
- }
- 泛型方法的定義
- public class MainTest{
- public static void main(String[] args){
- printData("siting");
- }
- static
T printData(T t){ - System.out.println(t);
- return t;
- }
- }
接口和抽象類都可以使用泛型
4 類型擦除
- 創(chuàng)建泛型的實例時，jvm是會把具體類型擦除的;編譯生成的字節(jié)碼中不包含泛型中的類型參數(shù)，即ArrayList 和ArrayList 都擦除成了ArrayList，也就是被擦除成"原生類型"，這就是泛型擦除
- public class MainTest {
- public static void main(String[] args){
- List
strArr = new ArrayList<>(); - List
intArr = new ArrayList<>(); - Type strClazz = strArr.getClass();
- Type intClazz = intArr.getClass();
- }
- }
- 查看編譯后的字節(jié)碼文件是如何表示的: idea菜單 -> view -> show ByteCode
- public class MainTest
{ - T param;
- public static void main(String[] args){
- MainTest
test = new MainTest<>(); - test.setParam("siting");
- }
- public T getParam() { return param; }
- public void setParam(T param) { this.param = param; }
- }
- public class com/MainTest {
- ...省略
- public static main([Ljava/lang/String;)V
- L0
- LINENUMBER 7 L0
- NEW com/MainTest
- DUP
- INVOKESPECIAL com/MainTest.
()V - ASTORE 1
- L1
- LINENUMBER 8 L1
- ALOAD 1
- LDC "siting" // 調(diào)用類型擦除后的setParam(Object)
- INVOKEVIRTUAL com/MainTest.setParam (Ljava/lang/Object;)V
- L2
- ...省略//getParam 的返回值是Object
- public getParam()Ljava/lang/Object;
- L0
- LINENUMBER 10 L0
- ALOAD 0
- GETFIELD com/MainTest.param : Ljava/lang/Object;
- ARETURN
- ...省略//setParam 的入?yún)⑹荗bject
- public setParam(Ljava/lang/Object;)V
- L0
- LINENUMBER 11 L0
- ALOAD 0
- ALOAD 1
- PUTFIELD com/MainTest.param : Ljava/lang/Object;
- RETURN
- ...
- }
可以看出T(String)都被轉(zhuǎn)換為Object類型，最初的初始化的String不見了
5 泛型的繼承
- 子類可以指定父類的泛型參數(shù)，可以是已知類(Integer、String等)，也可以用子類自己的泛型參數(shù)指定
- 泛型被繼承時，且指定父類泛型參數(shù)，則額外生成的ParameterizedType類型作為子類的父類;如果沒有指定父類泛型參數(shù)，則直接繼承原生類型
- public class MainTest
{ - T param;
- static public class SubTest1 extends MainTest
{} - static public class SubTest2
extends MainTest {} - //SubTest3繼承的時原生類型
- static public class SubTest3 extends MainTest{}
- }
6 泛型變量TypeVariable
- (先臨時定義一個名稱，Test 里的E為泛型參數(shù));泛型變量TypeVariable：泛型的泛型參數(shù)就是TypeVariable;當(dāng)父類使用子類的泛型參數(shù)指定自身的泛型參數(shù)時;或者泛型屬性定義在泛型類A 中，并使用泛型類A 的泛型參數(shù)T時，其泛型參數(shù)都會被編譯器定為泛型變量TypeVariable，而不是被擦除
- public class MainTest
{ - List
param; - public static void main(String[] args) throws Exception{
- Class clazz = MainTest.class;
- TypeVariable[] typeVariable = clazz.getTypeParameters();
- // 1
- Field field = clazz.getDeclaredField("param");
- ParameterizedType arrayType = (ParameterizedType)field.getGenericType();
- // interface List
的泛型類型E被T,具體化，因此其被識別為 TypeVariable - TypeVariable variable1 = (TypeVariable)arrayType.getActualTypeArguments()[0];
- // 2
- ParameterizedType type = (ParameterizedType)SubTest.class.getGenericSuperclass();
- TypeVariable variable2 = (TypeVariable)type.getActualTypeArguments()[0];
- }
- static class SubTest
extends MainTest {} - }
7 參數(shù)化類型ParameterizedType
- public interface ParameterizedType extends Type {
- //獲取實際參數(shù)，List
里的String; 如果是List 則是TypeVariable類型 - Type[] getActualTypeArguments();
- // 獲取原始類型List
-> List - Type getRawType();
- Type getOwnerType();
- }
- 需要注意的點(diǎn)，我們不能直接獲取指定具體參數(shù)的泛型的類型，如Class clazz = List .class編譯時不通過的;還有就是直接通過泛型類new創(chuàng)建的對象，其Class并非ParameterizedType類型，而是泛型本身的class，示例如下
- public class MainTest
{ - public static void main(String[] args){
- MainTest
str = new MainTest (); - Class variable = str.getClass();
- Type genType1 = variable.getGenericSuperclass();
- }
- }
- 被具體參數(shù)化的泛型才能被編譯器識別為ParameterizedType類型，有三種方式獲取ParameterizedType類型
- // 1 子類繼承泛型時，指定具體參數(shù)（可以是String等已知類型,也可以是子類的泛型參數(shù)）
- // 2 獲取在類內(nèi)部定義的泛型屬性，需指定具體泛型參數(shù)
- // 3 局部代碼，可以通過泛型的匿名內(nèi)部子類(需指定具體泛型參數(shù))獲取ParameterizedType類型
- public class MainTest
{ - List
list; - public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException {
- SubTest
str = new SubTest<>(); - // 方式一
- Class variable = str.getClass();
- // 父類是(521)ParameterizedType類型
- ParameterizedType genType = (ParameterizedType)variable.getGenericSuperclass();
- // (521)ParameterizedType類型的原生類型是（479）class com.MainTest
- Type clazz = genType.getRawType();
- //MainTest.class 的原生類型是 （479）class com.MainTest
- Class rawClazz = MainTest.class;
- //方式二，泛型屬性
- Field field = rawClazz.getDeclaredField("list");
- //屬性list 類型是(546)ParameterizedType類型List
- ParameterizedType fieldType = (ParameterizedType)field.getGenericType();
- // 方式三
- MainTest
sub3 = new MainTest (){}; - // clazz3是匿名子類
- Class clazz3 = sub3.getClass();
- //父類是(555)ParameterizedType類型
- ParameterizedType genType3 = (ParameterizedType) clazz3.getGenericSuperclass();
- // (555)ParameterizedType類型的原生類型是（479）class com.MainTest
- Type type3 = genType3.getRawType();
- }
- public static class SubTest
extends MainTest { } - }
8 通配符(WildcardType)
無邊界通配符：無界通配符 ? 可以適配任何引用類型:
- 當(dāng)方法參數(shù)需要傳入一個泛型時，而且無法確定其類型時。直接使用無具體泛型變量的泛型，容易造成安全隱患;若在方法代碼里進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，極容易出現(xiàn)ClassCastException錯誤
- 那泛型變量用Object代替不就行了?但是泛型類+具體參數(shù)轉(zhuǎn)變的ParameterizedType(參數(shù)化類型)是不存在繼承關(guān)系;即Object是String的父類，但是List 和List 的類型是不同的兩個ParameterizedType，不存在繼承關(guān)系。于是有了類型通配符 ?
- public static void print(List list){}
- ----->>>
- public static void print(List list){}
- 無界通配符可以匹配任意類型;但是在使用?時，不能給泛型類的變量設(shè)置值，因為我們不知道具體類型是什么;如果強(qiáng)行設(shè)置新值，后面的讀容易出現(xiàn)ClassCastException錯誤。因此編譯器限制了**通配符 ?**的泛型只能讀不能寫
上界限定通配符 < ? extends E>
- 想接收一個List集合，它只能操作數(shù)字類型的元素【Float、Integer、Double、Byte等數(shù)字類型都行】，怎么做?可以使用List ，表明List里的元素都是Number的子類
- public static void print(List list) {
- Number n = new Double("1.0");
- list.add(n);
- Number tmp = list.get(0);
- }
- 圖片里可以看出，存在上界通配符，因為具體類型不確定，也是只能讀不能寫的
下界限定通配符 < ? super E>
- class Parent{ }
- class Child extends Parent{ }
- public class MainTest
{ - T param;
- public static void main(String[] args){
- MainTest parent_m = new MainTest<>();
- parent_m.setParam(new Child());
- Object parent = parent_m.getParam();
- }
- public T getParam() { return param; }
- public void setParam(T param) { this.param = param; }
- }
- 如果定義了通配符是誰的父類，則是下界限定通配符;此類通配符可讀可寫，轉(zhuǎn)成任意父類都不會出現(xiàn)ClassCastException錯誤。
- 個人猜想：難道是因為通配符和上界限定通配符的泛型 向下轉(zhuǎn)型容易出現(xiàn)ClassCastException錯誤，而下界限定通配符向上轉(zhuǎn)型不會出現(xiàn)ClassCastException錯誤，因此java規(guī)范限制前者編譯出錯，而后面編譯通過?
9 泛型數(shù)組(GenericArrayType)
- public interface GenericArrayType extends Type {
- //獲得這個數(shù)組元素類型，即獲得：A
（A []）或 T（T[]） - Type getGenericComponentType();
- }
- GenericArrayType，泛型數(shù)組，描述的是ParameterizedType類型以及TypeVariable類型數(shù)組，即形如：Test [][]、T[]等，是GenericArrayType的子接口
- public class MainTest
{ - T[] param;
- public static void main(String[] args) throws Exception{
- Class clazz = MainTest.class;
- Field field = clazz.getDeclaredField("param");
- GenericArrayType arrayType = (GenericArrayType)field.getGenericType();
- TypeVariable variable = (TypeVariable) arrayType.getGenericComponentType();
- }
- }
名稱欄目：基礎(chǔ)篇：深入解析Java泛型
轉(zhuǎn)載注明：http://m.5511xx.com/article/cccciig.html
