北京北大青鳥學(xué)校講解:Java泛型的基礎(chǔ)知識(二)

北京北大青鳥學(xué)校學(xué)術(shù)部講師介紹:在上一篇文章中,我們已經(jīng)向大家介紹了Java泛型類型參數(shù)等方面,現(xiàn)在,我們將繼續(xù)為同學(xué)們介紹Java泛型的方法和類型。(北大青鳥課程

泛型方法
北京北大青鳥學(xué)校學(xué)術(shù)老師講解;在“類型參數(shù)” ,我們已經(jīng)看到,通過在類的定義中添加一個形式類型參數(shù)列表,可以將類泛型化。方法也可以被泛型化,不管它們定義在其中的類是不是泛型化的。

泛型類在多個方法簽名間實施類型約束。在 List<V> 中,類型參數(shù) V 出現(xiàn)在 get()、add()、contains() 等方法的簽名中。當(dāng)創(chuàng)建一個 Map<K, V> 類型的變量時,您就在方法之間宣稱一個類型約束。您傳遞給 add() 的值將與 get() 返回的值的類型相同。

類似地,之所以聲明泛型方法,一般是因為您想要在該方法的多個參數(shù)之間宣稱一個類型約束。例如,下面代碼中的 ifThenElse() 方法,根據(jù)它的第一個參數(shù)的布爾值,它將返回第二個或第三個參數(shù):
public <T> T ifThenElse(boolean b, T first, T second) {
return b ? first : second;
}
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北京北大青鳥學(xué)校提醒大家,可以調(diào)用 ifThenElse(),而不用顯式地告訴編譯器,您想要 T 的什么值。編譯器不必顯式地被告知 T 將具有什么值;它只知道這些值都必須相同。編譯器允許您調(diào)用下面的代碼,因為編譯器可以使用類型推理來推斷出,替代 T 的 String 滿足所有的類型約束:
String s = ifThenElse(b, "a", "b");
類似地,您可以調(diào)用:
Integer i = ifThenElse(b, new Integer(1), new Integer(2));

但是,編譯器不允許下面的代碼,因為沒有類型會滿足所需的類型約束:
String s = ifThenElse(b, "pi", new Float(3.14));

為什么您選擇使用泛型方法,而不是將類型 T 添加到類定義呢?(至少)有兩種情況應(yīng)該這樣做:
當(dāng)泛型方法是靜態(tài)的時,這種情況下不能使用類類型參數(shù)。

當(dāng) T 上的類型約束對于方法真正是局部的時,這意味著沒有在相同類的另一個 方法簽名中使用相同 類型 T 的約束。通過使得泛型方法的類型參數(shù)對于方法是局部的,可以簡化封閉類型的簽名。(北大青鳥課程


有限制類型
北京北大青鳥學(xué)校學(xué)術(shù)老師介紹,在上面“泛型方法”的例子中,類型參數(shù)V是無約束的或無限制的類型。有時在還沒有完全指定類型參數(shù)時,需要對類型參數(shù)指定附加的約束。

考慮例子 Matrix 類,它使用類型參數(shù) V,該參數(shù)由 Number 類來限制:
public class Matrix<V extends Number> { ... }
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編譯器允許您創(chuàng)建 Matrix<Integer> 或 Matrix<Float> 類型的變量,但是如果您試圖定義 Matrix<String> 類型的變量,則會出現(xiàn)錯誤。類型參數(shù) V 被判斷為由 Number 限制 。在沒有類型限制時,假設(shè)類型參數(shù)由 Object 限制。這就是為什么前一屏 泛型方法 中的例子,允許 List.get() 在 List<?> 上調(diào)用時返回 Object,即使編譯器不知道類型參數(shù) V 的類型。
 
北京北大青鳥學(xué)校介紹一個簡單的泛型類
編寫基本的容器類
此時,您可以開始編寫簡單的泛型類了。到目前為止,泛型類最常見的用例是容器類(比如集合框架)或者值持有者類(比如 WeakReference 或 ThreadLocal)。我們來編寫一個類,它類似于 List,充當(dāng)一個容器。其中,我們使用泛型來表示這樣一個約束,即 Lhist 的所有元素將具有相同類型。為了實現(xiàn)起來簡單,Lhist 使用一個固定大小的數(shù)組來保存值,并且不接受 null 值。(北大青鳥課程

Lhist 類將具有一個類型參數(shù) V(該參數(shù)是 Lhist 中的值的類型),并將具有以下方法:
public class Lhist<V> {
public Lhist(int capacity) { ... }
public int size() { ... }
public void add(V value) { ... }
public void remove(V value) { ... }
public V get(int index) { ... }
}
要實例化 Lhist,只要在聲明時指定類型參數(shù)和想要的容量:
Lhist<String> stringList = new Lhist<String>(10);

實現(xiàn)構(gòu)造函數(shù)
在實現(xiàn) Lhist 類時,您將會遇到的第一個攔路石是實現(xiàn)構(gòu)造函數(shù)。您可能會像下面這樣實現(xiàn)它:
public class Lhist<V> {
private V[] array;
public Lhist(int capacity) {
    array = new V[capacity]; // illegal
}
}(北大青鳥課程

北京北大青鳥學(xué)校學(xué)術(shù)老師提示:這似乎是分配后備數(shù)組最自然的一種方式,但是不幸的是,不能這樣做。具體原因很復(fù)雜,當(dāng)學(xué)習(xí)到底層細(xì)節(jié) 一節(jié)中的“擦除”主題時,您就會明白。分配后備數(shù)組的實現(xiàn)方式很古怪且違反直覺。下面是構(gòu)造函數(shù)的一種可能的實現(xiàn)(該實現(xiàn)使用集合類所采用的方法):
public class Lhist<V> {
private V[] array;
public Lhist(int capacity) {
    array = (V[]) new Object[capacity];
}
}

另外,也可以使用反射來實例化數(shù)組。但是這樣做需要給構(gòu)造函數(shù)傳遞一個附加的參數(shù) —— 一個類常量,比如 Foo.class。后面在 Class<T> 一節(jié)中將討論類常量。(北大青鳥課程

實現(xiàn)方法
實現(xiàn) Lhist 的方法要容易得多。下面是 Lhist 類的完整實現(xiàn):
public class Lhist<V> {
    private V[] array;
    private int size;
    public Lhist(int capacity) {
        array = (V[]) new Object[capacity];
    }
    public void add(V value) {
        if (size == array.length)
            throw new IndexOutOfBoundsException(Integer.toString(size));
        else if (value == null)
            throw new NullPointerException();
        array[size++] = value;
    }
    public void remove(V value) {
        int removalCount = 0;
        for (int i=0; i<size; i++) {
            if (array[i].equals(value))
                ++removalCount;
            else if (removalCount > 0) {
                array[i-removalCount] = array[i];
                array[i] = null;
            }
        }
        size -= removalCount;
    }
    public int size() { return size; }
    public V get(int i) {
        if (i >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(Integer.toString(i));
        return array[i];
    }(北大青鳥課程)
}
注意,您在將會接受或返回 V 的方法中使用了形式類型參數(shù) V,但是您一點也不知道 V 具有什么樣的方法或域,因為這些對泛型代碼是不可知的。

使用 Lhist 類
使用 Lhist 類很容易。要定義一個整數(shù) Lhist,只需要在聲明和構(gòu)造函數(shù)中為類型參數(shù)提供一個實際值即可:
Lhist<Integer> li = new Lhist<Integer>(30);(北大青鳥課程

編譯器知道,li.get() 返回的任何值都將是 Integer 類型,并且它還強(qiáng)制傳遞給 li.add() 或 li.remove() 的任何東西都是 Integer。除了實現(xiàn)構(gòu)造函數(shù)的方式很古怪之外,您不需要做任何十分特殊的事情以使 Lhist 是一個泛型類。(北京北大青鳥學(xué)校,未完待續(xù))

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