java 泛型 深入

泛型的好處:

    泛型的主要好處就是讓編譯器保留參數的類型信息,執行類型檢查,執行類型轉換(casting)操作,編譯器保證了這些類型轉換(casting)的絕對無誤。


        /******* 不使用泛型類型 *******/
        List list1 = new ArrayList();
        list1.add(8080);                                  //編譯器不檢查值
        String str1 = (String)list1.get(0); //需手動強制轉換,如轉換類型與原數據類型不一致將拋出ClassCastException異常
        
        /******* 使用泛型類型 *******/
        List<String> list2 = new ArrayList<String>();
        list2.add("value");                 //[類型安全的寫入數據] 編譯器檢查該值,該值必須是String類型才能通過編譯
        String str2 = list2.get(0); //[類型安全的讀取數據] 不需要手動轉換
        


泛型的類型擦除:

    Java 中的泛型只存在於編譯期,在將 Java 源文件編譯完成 Java 字節代碼中是不包含泛型中的類型信息的。使用泛型的時候加上的類型參數,會被編譯器在編譯的時候去掉。

    這個過程就稱爲類型擦除(type erasure)。


        List<String>    list1 = new ArrayList<String>();
        List<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
        
        System.out.println(list1.getClass() == list2.getClass()); // 輸出結果: true
        System.out.println(list1.getClass().getName()); // 輸出結果: java.util.ArrayList
        System.out.println(list2.getClass().getName()); // 輸出結果: java.util.ArrayList
        

在以上代碼中定義的 List<String> 和 List<Integer> 等類型,在編譯之後都會變成 List,而由泛型附加的類型信息對 JVM 來說是不可見的,所以第一條打印語句輸出 true,

第二、第三條打印語句都輸出 java.util.ArrayList,這都說明 List<String> 和 List<Integer> 的對象使用的都是同一份字節碼,運行期間並不存在泛型。

來看一個簡單的例子:


package test;

import java.util.List;
/**
 * -----------------------------------------
 * @描述  類型擦除
 * @作者  fancy
 * @郵箱  [email protected]
 * @日期  2012-8-25 <p>
 * -----------------------------------------
 
*/
public class GenericsApp {

    
    public void method(List<String> list){
        
    }
    
    /*
     * 編譯出錯,這兩個方法不屬於重載,由於類型的擦除,使得這兩個方法的參數列表的參數均爲List類型,
     * 這就相當於同一個方法被聲明瞭兩次,編譯自然無法通過了
     * 
    public void method(List<Integer> list){
        
    }
    
*/
    
}

以此類爲例,在 cmd 中 編譯 GenericsApp.java 得到字節碼,然後再反編譯這份字節碼:



從圖中可以看出,經反編譯後的源碼中 method 方法的參數變成了 List 類型,說明泛型的類型被擦除了,字節碼文件中不存在泛型,也就是說,運行期間泛型並不存在,它在

編譯完成之後就已經被擦除了。


泛型類型的子類型:

    泛型類型跟其是否是泛型類型的子類型沒有任何關係。


        List<Object> list1;
        List<String> list2;
        
        list1 = list2; // 編譯出錯
        list2 = list1; // 編譯出錯

在 Java 中,Object 類是所有類的超類,自然而然的 Object 類是 String 類的超類,按理,將一個 String 類型的對象賦值給一個 Object 類型的對象是可行的,

但是泛型中並不存在這樣的邏輯,泛型類型跟其是否子類型沒有任何關係。


泛型中的通配符(?):

    由於泛型類型與其子類型存在不相關性,那麼在不能確定泛型類型的時候,可以使用通配符(?),通配符(?)能匹配任意類型。


        List<?> list;
        List<Object> list1 = null;
        List<String>  list2 = null;
        
        list = list1;
        list = list2;


限定通配符的上界:


        ArrayList<? extends Number> collection = null;
        
        collection = new ArrayList<Number>();
        collection = new ArrayList<Short>();
        collection = new ArrayList<Integer>();
        collection = new ArrayList<Long>();
        collection = new ArrayList<Float>();
        collection = new ArrayList<Double>();
        

 ? extends XX,XX 類是用來限定通配符的上界,XX 類是能匹配的最頂層的類,它只能匹配 XX 類以及 XX 類的子類。在以上代碼中,Number 類的實現類有:

AtomicInteger、AtomicLong、 BigDecimal、 BigInteger、 Byte、 Double、 Float、 Integer、 Long、 Short ,因此以上代碼均無錯誤。


限定通配符的下界:


        ArrayList<? super Integer> collection = null;
        
        collection = new ArrayList<Object>();
        collection = new ArrayList<Number>();
        collection = new ArrayList<Integer>();
        

 ? super XX,XX 類是用來限定通配符的下界,XX 類是能匹配的最底層的類,它只能匹配 XX 類以及 XX 類的超類,在以上代碼中,Integer 類的超類有:

Number、Object,因此以上代碼均能通過編譯無誤。


通過反射獲得泛型的實際類型參數:

    java.lang.Class 類從 Java 1.5 起(如果沒記錯的話),提供了一個 getGenericSuperclass() 方法來獲取直接超類的泛型類型


package test;

import java.lang.reflect.ParameterizedType;
/**
 * -----------------------------------------
 * @描述  泛型的實際類型參數
 * @作者  fancy
 * @郵箱  [email protected]
 * @日期  2012-8-25 <p>
 * -----------------------------------------
 
*/
public class Base<T> {

    private Class<T> entityClass;
    
    //代碼塊,也可將其放置到構造子中
    {
        entityClass =(Class<T>)((ParameterizedType)getClass().getGenericSuperclass()).getActualTypeArguments()[0];
            
    }
    
    //泛型的實際類型參數的類全名
    public String getEntityName(){
        
        return entityClass.getName();
    }
    
    //泛型的實際類型參數的類名
    public String getEntitySimpleName(){
        
        return entityClass.getSimpleName();
    }

    //泛型的實際類型參數的Class
    public Class<T> getEntityClass() {
        return entityClass;
    }
    
}

(Class<T>)((ParameterizedType)getClass().getGenericSuperclass()).getActualTypeArguments()[0];   相當於:


    //代碼塊,也可將其放置到構造子中
    {
        //entityClass =(Class<T>)((ParameterizedType)getClass().getGenericSuperclass()).getActualTypeArguments()[0];
        try {
            Class<?> clazz = getClass(); //獲取實際運行的類的 Class
            Type type = clazz.getGenericSuperclass(); //獲取實際運行的類的直接超類的泛型類型
            if(type instanceof ParameterizedType){ //如果該泛型類型是參數化類型
                Type[] parameterizedType = ((ParameterizedType)type).getActualTypeArguments();//獲取泛型類型的實際類型參數集
                entityClass = (Class<T>) parameterizedType[0]; //取出第一個(下標爲0)參數的值
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
            
    }
    

注意,獲取 Class 實例的時候是用 getClass(),而不是用 Base.class,獲取 Class 的方式有三種,這是其中的兩種,還有一種是 Class.forName("類全名"),如需瞭解反射的基礎知識

請前往上一篇隨筆 java 反射基礎 

那麼,Base.class 與 getClass(),這兩個方法來獲取類的字節碼的時候,Base.class 是寫死了的,它得到的永遠是 Base 類的字節碼,

而 getClass() 方法則不同,在上面代碼註釋中的第一、二行註釋我用了“實際運行的類”6個字,這幾個字很重要,是一定要理解的。

爲了方便大家的理解,下面插加一個小例子來加以說明 類.class 與 getClass() 兩種方法來獲取類的字節碼有什麼區別:


package test;
/**
 * -----------------------------------------
 * @描述  超類
 * @作者  fancy
 * @郵箱  [email protected]
 * @日期  2012-8-25 <p>
 * -----------------------------------------
 
*/
public class Father {

    public Father (){
        
        System.out.println("Father 類的構造子:");
        System.out.println("Father.class :" + Father.class);
        System.out.println("getClass()      :" + getClass());
    }
    
}


package test;

/**
 * -----------------------------------------
 * @描述  超類的子類(超類的實現類)
 * @作者  fancy
 * @郵箱  [email protected]
 * @日期  2012-8-25 <p>
 * -----------------------------------------
 
*/
public class Children extends Father{

    
}


package test;
/**
 * -----------------------------------------
 * @描述  測試類
 * @作者  fancy
 * @郵箱  [email protected]
 * @日期  2012-8-25 <p>
 * -----------------------------------------
 
*/
public class Test {

    public static void main(String[] args){
        
        new Children(); //實際運行的類是Children(Father類的子類或者說是實現類)
    }
    
}

後臺打印輸出的結果:

Father 類的構造子:
Father.class :class test.Father
getClass()      :class test.Children

 從打印出的結果看來,類.class 與 getClass() 的區別很明瞭了,getClass() 獲取的是實際運行的類的字節碼,它不一定是當前類的 Class,有可能是當前類的子類的 Class,具體是哪

個類的 Class,需要根據實際運行的類來確定,new 哪個類,getClass() 獲取的就是哪個類的 Class,而 類.class 獲取得到的 Class 永遠只能是該類的 Class,這點是有很大的區別的。

如果 getClass() 理解了,那 clazz.getGenericSuperclass() 也應該能夠理解了的,千萬不要以爲 clazz.getGenericSuperclass() 獲取得到的是 Object 類那就成了,

實際上假如當前運行的類是 Base 類的子類,那麼 clazz.getGenericSuperclass() 獲取得到的就是 Base 類。

(Class<T>) parameterizedType[0],怎麼就知道第一個參數(parameterizedType[0])就是該泛型的實際類型呢?很簡單,因爲 Base<T> 的泛型的類型

參數列表中只有一個參數,所以,第一個元素就是泛型 T 的實際參數類型。


package test;
/**
 * -----------------------------------------
 * @描述  測試類
 * @作者  fancy
 * @郵箱  [email protected]
 * @日期  2012-8-25 <p>
 * -----------------------------------------
 
*/
public class Test {

    public static void main(String[] args){
        
        Base<String> base = new Base<String>();
        System.out.println(base.getEntityClass());                        //打印輸出 null
    
//    System.out.println(base.getEntityName());                //拋出 NullPointerException 異常
    
//    System.out.println(base.getEntitySimpleName()); //拋出 NullPointerException 異常
    }
    
}

從打印的結果來看,Base 類並不能直接來使用,爲什麼會這樣?原因很簡單,由於 Base 類中的 clazz.getGenericSuperclass() 方法,如果隨隨便便的就確定 Base 類的泛型的類型

參數,則很可能無法通過 Base 類中的 if 判斷,導致 entityClass 的值爲 null,像這裏的 Base<String>,String 的 超類是 Object,而 Object 並不能通過 if 的判斷語句。

Base 類不能夠直接來使用,而是應該通過其子類來使用,Base 應該用來作爲一個基類,我們要用的是它的具體的子類,下面來看下代碼,它的子類也不是隨便寫的:


package test;
/**
 * -----------------------------------------
 * @描述  Base類的實現類
 * @作者  fancy
 * @郵箱  [email protected]
 * @日期  2012-8-25 <p>
 * -----------------------------------------
 
*/
public class Child extends Base<Child>{

}

從上面代碼來看,Base 的泛型類型參數就是 Base 的子類本身,這樣一來,當使用 Base 類的子類 Child 類時,Base 類就能準確的獲取到當前實際運行的類的 Class,來看下怎麼使用


package test;
/**
 * -----------------------------------------
 * @描述  測試類
 * @作者  fancy
 * @郵箱  [email protected]
 * @日期  2012-8-25 <p>
 * -----------------------------------------
 
*/
public class Test {

    public static void main(String[] args){
        
        Child child = new Child();
        System.out.println(child.getEntityClass());
        System.out.println(child.getEntityName());
        System.out.println(child.getEntitySimpleName());
    }
    
}

後臺打印輸出的結果:


class test.Child
test.Child
Child

好了,文章接近尾聲了,如果你能理解透這個例子,你可以將這個思想運用到 DAO 層面上來,以 Base 類作爲所有 DAO 實現類的基類,在 Base 類裏面實現數據庫的 CURD 等基本

操作,然後再使所有具體的 DAO 類來實現這個基類,那麼,實現這個基類的所有的具體的 DAO 都不必再實現數據庫的 CURD 等基本操作了,這無疑是一個很棒的做法。


(通過反射獲得泛型的實際類型參數)補充:

泛型反射的關鍵是獲取 ParameterizedType 接口,再調用 ParameterizedType 接口中的 getActualTypeArguments() 方法就可獲得實際綁定的類型。

由於去參數化(擦拭法),也只有在 超類(調用 getGenericSuperclass 方法) 或者成員變量(調用 getGenericType 方法)或者方法(調用 getGenericParameterTypes 方法)

像這些有方法返回 ParameterizedType 類型的時候才能反射成功。

上面只談到超類如何反射,下面將變量和方法的兩種反射補上:

通過方法,反射獲得泛型的實際類型參數:

package test;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.Collection;

/**
 * -----------------------------------------
 * @描述  測試類
 * @作者  fancy
 * @郵箱  [email protected]
 * @日期  2012-8-26 <p>
 * -----------------------------------------
 
*/
public class Test {

    public static void main(String[] args){
        /**
         * 泛型編譯後會去參數化(擦拭法),因此無法直接用反射獲取泛型的參數類型
         * 可以把泛型用做一個方法的參數類型,方法可以保留參數的相關信息,這樣就可以用反射先獲取方法的信息
         * 然後再進一步獲取泛型參數的相關信息,這樣就得到了泛型的實際參數類型
         
*/
        try {
            Class<?> clazz = Test.class//取得 Class
            Method method = clazz.getDeclaredMethod("applyCollection", Collection.class); //取得方法
            Type[] type = method.getGenericParameterTypes(); //取得泛型類型參數集
            ParameterizedType ptype = (ParameterizedType)type[0];//將其轉成參數化類型,因爲在方法中泛型是參數,且Number是第一個類型參數
            type = ptype.getActualTypeArguments(); //取得參數的實際類型
            System.out.println(type[0]); //取出第一個元素
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    //聲明一個空的方法,並將泛型用做爲方法的參數類型
    public void applyCollection(Collection<Number> collection){
        
    }
}

後臺打印輸出的結果:


class java.lang.Number


通過字段變量,反射獲得泛型的實際類型參數:

package test;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.Collection;
import java.util.Map;

/**
 * -----------------------------------------
 * @描述  測試類
 * @作者  fancy
 * @郵箱  [email protected]
 * @日期  2012-8-26 <p>
 * -----------------------------------------
 
*/
public class Test {

    private Map<String, Number> collection;
    
    public static void main(String[] args){
        
        try {
            
            Class<?> clazz = Test.class//取得 Class
            Field field = clazz.getDeclaredField("collection"); //取得字段變量
            Type type = field.getGenericType(); //取得泛型的類型
            ParameterizedType ptype = (ParameterizedType)type; //轉成參數化類型
            System.out.println(ptype.getActualTypeArguments()[0]); //取出第一個參數的實際類型
            System.out.println(ptype.getActualTypeArguments()[1]); //取出第二個參數的實際類型
            
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
}

後臺打印輸出的結果:


class java.lang.String
class java.lang.Number




原文地址:http://www.blogjava.net/fancydeepin/archive/2012/08/25/386241.html 

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章