《Java基础》目录

例如：第一章 Python 机器学习入门之pandas的使用

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6. 泛型

泛型可以使代码对不同类型的对象重用。

6.1 泛型类

泛型类就是有一个或多个类型变量的类。该节使用Pair类进行示范，该类使我们只需要关注泛型，而不用为数据存储细节而分心。

java">public class Pair<T>
{private T first;private T second;public Pair(T f,T s){first=f;second=s;}public T getFirst(){return first;}
}

Pair类引入了类型变量T，用尖括号括起来，放在类名的后面。泛型类可以有多个类型变量，用不同的变量表示。如public class Pair<T,U>。

一般情况类型变量用短且大写的字母表示。

• E：表示集合的元素类型
• K,V：分别表示键和值的类型
• T：必要时可以使用相邻的字母U或S表示任意类型

6.2 泛型方法

除了定义泛型类，该可以在普通类中定义带类型参数的泛型方法。

java">class ArrayAlg{public static <T> T getMiddle(T... a){return a[a.length/2];}
}

类型变量要放在修饰符的后面，并且放在返回类型的签名。

当进行调用的时候，可以把具体类型放在尖括号中，放在方法名签名：

String s =ArrayAlg.<String>getMiddle("a","b","c")。

在这种情况下，可以省略类型参数，编译器可以直接进行类型转换。

String s=ArrayAlg.getMiddle("a","b","c")。

这个利用了Java的自动装箱机制，但当同时出现了不同类型的参数的时候，有可能会导致报错，只需要调整一下传递的参数类型即可。

6.3 类型变量的限定

如果定义了一个比较大小的泛型方法，但是如何确定这个具体类型中具有comparaTo的比较方法呢？

只需要在定义泛型方法的时候，对类型变量进行一个限定来实现这一要求。

public static <T extends Comparable> T min(T[] a)。

实际上Comparable接口本身就是一个泛型类型，而这里使用的是extend而非implements。

这里的extends是因为限定类型更接近于子类型的概念。同时多个限定可以用&来连接

6.4 泛型代码和虚拟机

虚拟机没有泛型类型，只有普通类，所以编译器在编译过程中会进行类型擦除。

6.4.1 类型擦除

无论如何定义一个泛型类型，都会自动提供一个与其对应的普通类，此时类型变量就会被擦除，替替换为其限定类型（若无限定类型则是Object类）。

6.4.2 转换泛型表达式

编写泛型方法时除了进行类型擦除，还有对其进行强制类型转换。

比如

java">Pair<Empty> b=...
Empty d=b.getFirst();

其中getFirst进行类型擦除后返回的是Object类型，编译器自动插入转换到Empty的强制类型转换。

访问同一个泛型字段的时候也要进行强制类型转换。

6.4.3 转换泛型方法

类型擦除也会出现在泛型方法中。

例如：

public static <T extends Comparable> T min(T[] a)

进行类型擦除后只剩下一个方法

public static Comparable min(Comparable[] a)

类型擦除会和多态产生冲突

1. 没有返回值类型

java">class DateInterval extends Pair<LocalDate>{public void setFirst(LocalDate f){if(f.getFirst()>=0)super.setFirst(f);}
}

类型擦除后会出现两个同名方法：

• public void setFirst(LocalDate f)
• public void setFirst(Object f)

为解决这个方法，编译器在DateInterval类中生成一个桥方法

public void setFirst(Object f){setFirst((LocalDate) f)}

2. 带有返回值类型

虚拟机中会由参数类型和返回值类型共同指定一个方法。所以如果只使用桥方法，在下面的情况就会很奇怪。

java">class DateInterval extends Pair<LocalDate>{public LocalDate getFirst(){return (LocalDate) super.getFirst();}
}

但是就会出现两种方法：

• public LocalDate getFirst()
• public Object getFirst()

这种情况可以通过对不同的方法生成字节码，虚拟机就可以正确的处理这种情况。

6.4.4 总结

对于Java的类型转换，会遇到一下事实：

• 虚拟机中没有泛型，只有普通的类和方法
• 所有的类型参数都会替换为他们的限定类型
• 会合成桥方法在类型擦除下保持多态
• 为保持类型安全性，必要时会插入强制类型转换

6.5 限制与局限性

Java中泛型类型的限制，大部分都是由于编译器进行类型擦除所引起的。

6.5.1 不能用基本类型实例化类型参数

不能用基本类型替代类型参数，所以没有Pair<double>只有Pair<Double>。

原因就是类型擦除后的Pair类只有Object字段，而Object不能存储double值。

6.5.2 运行时类型查询只适用于原始类型

虚拟机中的对象总有一个特定的非泛型类型。因此所有类型查询只产生原始类型。

例如a instanceof Pair<String>实际上测试a instanceof Pair<T>或强制类型转换

为了提示这一风险，在对泛型类型进行查询时，会得到一个编译器错误，或是警告。

6.5.3 不能创建参数化类型的数组

不能实例化参数化类型的数组。table=new Pair[10]

因为执行类型擦除后，就会变成Object[]，数组会记住他的数据类型，如果数组试图存储其他类型的元素，就会抛出异常。

可以声明但不可以实例化创建

6.5.4 Varargs警告

向参数可变长方法传递泛型参数。

为了调用这个方法，Java虚拟机创建一个数组来存放参数，就违反了不能实例化类型数组的规则。但不会报错，只会提供警告。

可以采用两种方法来解决。

1. 为调用的方法增加注解SuppressWarnings("unchecked")
2. 直接使用SafeVarargs注解（该注解只能用于声明为static，final或private的构造器或方法）

6.5.5 不能实例化类型变量

不能使用诸如new T()的构造方法，因为不会有人希望会new一个Object对象。

在java8之后，最好的解决办法就是提供一个构造器表达式，比如

Pair<String> p=Pair.makePair(String::new);

该方法接受一个Supplier<T>，这是一个函数式接口，表示一个无参函数且返回类型为T的函数。

传统的方法是使用Java的反射机制，同时不能使用T.class，需要适当设计API

6.5.6 泛型类的静态上下文中类型变量无效

不能在静态字段或方法中引用类型变量。例如

java">public class Singleton<T>{private static T singleInstance;
}

进行类型擦除后，只会剩下包含一个singleInstance字段的Singleton类，所以禁止使用带有类型变量的静态字段和方法。

6.5.7 不能抛出或捕获泛型类的实例

既不能抛出也不能捕获泛型类的对象，实际上泛型类可以扩展Throwable甚至都不是合法的。

catch语句中不能使用类型变量，因为会导致不能编译。

但是在异常规范中，使用类型变量是允许的。

不允许：

java">public static <T extends Throwable> void do(){try{do...}catch(T e){...}
}

允许：

java">public static <T extends Throwable> void do(){try{do...}catch(Throwable e){...}
}

6.5.8 可以取消检查型异常的检查

Java异常处理的原则就是，必须为所有检查型异常提供一个处理器。不过可以利用泛型取消该机制。

使用该方法

java">@SuppressWarnings("unchecked")
static <T extends Throwable> void throws(Throwable t) throws T{throw (T) t;
}

通过使用泛型类，擦除和注解，实现欺骗编译器，使其将异常识别为非检查型异常，达到消除Java类型系统的部分基本限制。

6.5.9 擦除后的冲突

当泛型类型被擦除后，不允许创建引发冲突的条件。

为了支持擦除转换，倘若两个接口类型是同一个接口的不同参数化，一个类或类型变量就不能同时作为这两个接口类型的子类。

6.6 泛型类型的继承

泛型类可以继承泛型类，但是泛型类的具体类型没有继承关系。

比如：Manager和Employee是继承关系，但是Pair<Manager>和Pair<Employee>没有继承关系。

同理，ArrayList<T>继承了List<T>，但是ArrayList<Manager>和List<Manager>没有继承关系。

6.7 通配符类型

6.7.1 通配符概念

在通配符类型中，允许类型参数发生变化，例如Pair<? extends Employee>表示任何泛型Pair类型，他的我类型参数是Employee的子类。

加入要实现这个方法：

java">public static void print(Pair<Employee> p){...
}

如8.6所说，不能将Pair<Manager>传递给这个方法，但是可以使用通配符解决这个问题。如：

java">public static void print(Pair<? extends Employee> p){...
}

6.7.2 通配符的超类限定

通配符限定和类型变量限定很相似，但是还有附加的功能，就是可以指定一个超类型限定，如：

? super Manager

可以限制为Manager的所有超类型。

6.7.3 无限定通配符

还可以使用根本无限顶的通配符，例如Pair<?>。

带有无限定通配符的可以被任意Object对象调用原始类中的方法。

6.8 反射和泛型

6.8.1 泛型Class类

Class类是泛型的，例如String.class实际就是Class<String>类的对象。

Class方法	说明
T newInstance()	返回无参构造器构造的一个新实例
T cast(Object obj)	如果obj为null或有可能转换成类型T，则返回obj；否则抛出异常
T[] getEnumConstants()	如果T是枚举类型，返回所有值组成的数组；否则返回null
Class<? super T> getSuperclass()	返回这个类的超类，如果不是类或Object对象，返回null
Constructor<T> getConstructor(Class... parameterTypes)	获得公共构造器
Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class... parameterTypes)	获得有给定参数类型的构造器
TypeVariable[] getTypeParameters()	这个类型被声明为泛型，则获得泛型变量，否则获得长度为0的数组
Type getGenericSuperclass()	获得这个类型所声明的超类的泛型类型；否则返回null
Type[] getGenericInterfaces()	获得这个类所声明的接口的泛型类型；否则返回长度为0的数组

Constructor方法	说明
T newInstance(Object... parameters)	返回用指定参数构造的新实例

Method方法	声明
TypeVariable[] getTypeParameters()	获得泛型类型变量；否则返回长度0的数组
Type getGenericReturnType()	获得这个方法声明的泛型返回类型
Type[] getGenericParameterTypes()	获得声明的泛型参数类型；否则返回长度0数组

TypeVariable方法	声明
String getName()	获得这个类型变量的名字
Type[] getBounds()	获得这个类型变量的子类限定，否则返回长度0数组

WildcardType方法	声明
Type[] getUpperBounds()	获得子类限定；否则返回长度0数组
Type[] getLowerBounds()	获得超类限定；否则返回长度0数组

ParameterizedType方法	声明
Type getRawType()	获得原始类型
Type[] getActualTypeArguments()	获得参数化类型声明的类型参数
Type getOwnerType()	如果是内部类型，返回其外部类型；否则返回null

GenricArrayType方法	声明
Type getGenericComponentType	获得数组类型声明的泛型元素类型