《Java 核心技术卷1 第10版》学习笔记 ------ 泛型【进阶】
這部分主要是結(jié)合 Java 虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)泛型的原理進(jìn)一步研究如何更好的使用泛型。
8.5 泛型代碼和虛擬機(jī)
虛擬機(jī)沒(méi)有泛型類型對(duì)象---所有對(duì)象都屬于普通類。所以編譯器在編譯的時(shí)候會(huì)進(jìn)行類型擦除操作。
8.5.1 類型擦除
1. 什么是類型擦除？
無(wú)論何時(shí)定義一個(gè)泛型類型， 都自動(dòng)提供了一個(gè)相應(yīng)的原始類型 （ raw type )。原始類型的名字就是刪去類型參數(shù)后的泛型類型名。擦除（ erased) 類型變量, 并替換為限定類型（無(wú)限定的變量用 Object。)
擦除規(guī)則：原始類型用第一個(gè)限定的類型變量來(lái)替換， 如果沒(méi)有給定限定就用 Object 替換。
例如 Pair<T> 的原始類型如下：
public class Pair {private Object first;private Object second;public Pair(Object first, Object second){this,first = first;this.second = second;}public Object getFirstO { return first; }public Object getSecondO { return second; }public void setFirst(Object newValue) { first = newValue; }public void setSecond(Object newValue) { second = newValue; } }// 因?yàn)?T 是無(wú)限定的變量，所以用 Object 代替結(jié)果是一個(gè)普通的類， 就好像泛型引人 Java 語(yǔ)言之前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的那樣。
多個(gè)限定類型例子：
// 泛型類【多個(gè)限定修飾符 Comparable 和 Serializable】 public class Interval <T extends Comparable & Serializable〉implements Serializable {private T lower;private T upper;public Interval (T first, T second){if (first.compareTo(second) <= 0) { lower = first; upper = second; }else { lower = second; upper = first; }} }// 類型擦除后【多個(gè)限定符，選擇第一個(gè)限定符 Comparable 】 public class Interval implements Serializable {private Comparable lower;private Comparable upper;public Interval (Coiparable first, Coiparable second) { . . . } }注釋：讀者可能想要知道切換限定： class Interval<T extends Serializable & Comparable>會(huì)發(fā)生什么。如果這樣做， 原始類型用 Serializable 替換 T, 而編譯器在必要時(shí)要向Comparable 插入強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。為了提高效率，應(yīng)該將標(biāo)簽（tagging) 接口（即沒(méi)有方法的接口）放在邊界列表的末尾。
8.5.2 翻譯泛型表達(dá)式
當(dāng)程序調(diào)用泛型方法時(shí)，如果擦除返回類型， 編譯器插入強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。例如，下面這個(gè)語(yǔ)句序列
Pair<Employee> buddies = ...; Employee buddy = buddies.getFirst();擦除 getFirst 的返回類型后將返回 Object 類型。編譯器自動(dòng)插人 Employee 的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。
也就是說(shuō)，編譯器把這個(gè)方法調(diào)用翻譯為兩條虛擬機(jī)指令：
- 對(duì)原始方法 Pair.getFirst 的調(diào)用。
- 將返回的 Object 類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為 Employee 類型。
8.5.3 翻譯泛型方法
類型擦除也會(huì)出現(xiàn)在泛型方法中。程序員通常認(rèn)為下述的泛型方法
public static <T extends Comparable〉T min(T[] a)是一個(gè)完整的方法族，而擦除類型之后，只剩下一個(gè)方法：
// 擦除泛型之后 public static Comparable min(Comparable[] a)注意，類型參數(shù) T 已經(jīng)被擦除了， 只留下了限定類型 Comparable。
方法的擦除帶來(lái)了兩個(gè)復(fù)雜問(wèn)題。看一看下面這個(gè)示例：
class DateInterval extends Pair<LocalDate>{public void setSecond(LocalDate second){if(second.compareTo( getFirst() ) >= 0){super.setSecond(second);}} }上面代碼的意思是，一個(gè)日期區(qū)間是一對(duì) LocalDate 對(duì)象，并且需要覆蓋這個(gè)方法來(lái)確保第二個(gè)值永遠(yuǎn)不小于第一個(gè)值。這個(gè)類擦除后變成：
class DataInterval extends Pair // after erasure {public void setSecond(LocalDate second){...} }令人感到奇怪的是，存在另一個(gè)從 Pair 繼承的 setSecond 方法，即
// Pair 中存在的 setSecond 方法 public void setSecond(Object second)這顯然是一個(gè)不同的方法，因?yàn)樗幸粋€(gè)不同類型的參數(shù) Object, 而不是 LocalDate。然而，不應(yīng)該不一樣。考慮下面的語(yǔ)句序列：
Datelnterval interval = new Datelnterval(. . .); Pair<Loca1Date> pair = interval; // OK assignment to superclass pair.setSecond(aDate);這里， 希望對(duì) setSecond 的調(diào)用具有多態(tài)性， 并調(diào)用最合適的那個(gè)方法。由于 pair 引用 Datelnterval 對(duì)象，所以應(yīng)該調(diào)用?Datelnterval.setSecond。問(wèn)題在于類型擦除與多態(tài)發(fā)生了沖突。要解決這個(gè)問(wèn)題， 就需要編譯器在 Datelnterval 類中生成一個(gè)橋方法（bridge method)：
// 編譯器重寫了 Pair 的 setSecond(Object second) @Override public void setSecond(Object second) { setSecond( (LocalDate) second ); // 調(diào)用擦除后的 setSecond( (LocalDate) second)【橋方法】 }要想了解它的工作過(guò)程，請(qǐng)仔細(xì)地跟蹤下列語(yǔ)句的執(zhí)行：
pair.setSecond(aDate);變量 pair 已經(jīng)聲明為類型 Pair<LocalDate>, 并且這個(gè)類型只有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法叫 setSecond， 即 setSecond(Object second) 虛擬機(jī)用 pair 引用的對(duì)象調(diào)用這個(gè)方法。這個(gè)對(duì)象是 Datelnterval 類型的， 因而將會(huì)調(diào)用 Datelnterval.setSecond(Object)方法。這個(gè)方法是合成的
橋方法。它調(diào)用 Datelnterval.setSecond(LocalDate)， 這正是我們所期望的操作效果。
橋方法可能會(huì)變得十分奇怪。假設(shè) Datelnterval 方法也覆蓋了 getSecond 方法：
class Datelnterval extends Pair<LocalDate> {public LocalDate getSecond() { return (Date) super.getSecond().clone(); } }// 在 Datelnterval 類中，有兩個(gè) getSecond 方法： LocalDate getSecond() // defined in Datelnterval Object getSecond() // overrides the method defined in Pair to call the first method不能這樣編寫 Java 代碼（在這里，具有相同參數(shù)類型的兩個(gè)方法是不合法的）。它們都沒(méi)有參數(shù)。但是，在虛擬機(jī)中，用參數(shù)類型和返回類型確定一個(gè)方法。因此， 編譯器可能產(chǎn)生兩個(gè)僅返回類型不同的方法字節(jié)碼，虛擬機(jī)能夠正確地處理這一情況。
總之，需要記住有關(guān) Java 泛型轉(zhuǎn)換的事實(shí)：
- 虛擬機(jī)中沒(méi)有泛型，只有普通的類和方法。
- 所有的類型參數(shù)都用它們的限定類型替換。
- 橋方法被合成來(lái)保持多態(tài)。
- 為保持類型安全性，必要時(shí)插人強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
8.5.4 調(diào)用遺留代碼
設(shè)計(jì) Java 泛型類型時(shí)，主要目標(biāo)是允許泛型代碼和遺留代碼之間能夠互操作。
8.6 約束與局限
限于時(shí)間及該部分實(shí)際情況下遇到這么細(xì)小的問(wèn)題機(jī)會(huì)比較少，不詳細(xì)寫，更多參考書(shū)本。PS：其實(shí)只要理解了上面提到的類型擦除過(guò)程就很容易理解下面列出的這些約束。
1. 不能用基本數(shù)據(jù)類型實(shí)例化參數(shù)類，應(yīng)使用基本類型對(duì)應(yīng)的包裝類對(duì)象
?【錯(cuò)誤：Pair<double>、Pair<int>；正確：Pair<Double>、Pair<Int>】
2. 運(yùn)行時(shí)類型查詢只適合用于原始類型
? ?if(a instanceof pair<String>) // Error
? ?if(a instanceof pair<T>) // Error
3. 不能創(chuàng)建參數(shù)化類型數(shù)組
? ?Pair<String>[] table = new Pair<String>[10] //Error
4. varargs警告
5. 不能實(shí)例化類型變量
? ?public Pair() { first = new T(); second = new T(); }
6. 不能構(gòu)造泛型數(shù)組
? ?public static <T extends Comparable〉T[] minmax(T[] a) { T[]?mm?= new T[2]; . . . } // Error
7. 泛型類的靜態(tài)上下文中類型變量無(wú)效
? ?private static T singlelnstance; // Error
? ?public static T getSinglelnstance(){ ... }?// Error
8. 不能拋出或者捕獲泛型類的實(shí)例
? ?public class Problem<T> extends Exception { /* . . . */ } // Error can't extend Throwable
9. 可以消除對(duì)受查異常的檢查
10. 注意擦除后的沖突
8.7 泛型類型的繼承規(guī)則
略，詳情看書(shū)
8.8 通配符類型
8.8.1. 通配符的概念（?）
通配符類型中， 允許類型參數(shù)變化。 例如， 通配符類型
Pair<? extends Employee>
表示任何泛型 Pair 類型， 它的類型參數(shù)是 Employee 的子類， 如 Pair<Manager>， 但不是 Pair<String>。
使用通配符會(huì)通過(guò) Pair<? extends Employee> 的引用破壞 Pair<Manager> 嗎？
Pair<Manager> managerBuddies = new Pair<>(ceo, cfo); Pair<? extends Employee> wildcardBuddies = managerBuddies; // OK wi1dcardBuddies.setFirst(lowlyEmployee); // compile-time error這可能不會(huì)引起破壞。對(duì) setFirst 的調(diào)用有一個(gè)類型錯(cuò)誤。要了解其中的緣由，請(qǐng)仔細(xì)看一看類型 Pair<? extends Employee>。其方法似乎是這樣的：
??? extends Employee getFirst()
? void setFirst(? extends Employee)
這樣將不可能調(diào)用 setFirst 方法。編譯器只知道需要某個(gè) Employee 的子類型，但不知道具體是什么類型。它拒絕傳遞任何特定的類型。畢竟？不能用來(lái)匹配。
使用 getFirst 就不存在這個(gè)問(wèn)題： 將 getFirst 的返回值賦給一個(gè) Employee 的引用完全合法。這就是引人有限定的通配符的關(guān)鍵之處。現(xiàn)在已經(jīng)有辦法區(qū)分安全的訪問(wèn)器方法和不安全的更改器方法了。
8.8.2. 通配符的超類限定(super 關(guān)鍵字)
通配符限定與類型變量限定十分類似，但是，還有一個(gè)附加的能力，即可以指定一個(gè)超類型限定 （supertypebound), 如下所亦：
? super Manager
這個(gè)通配符限制為 Manager 的所有超類型。帶有超類型限定的通配符的行為與 8.8.1 節(jié)介紹的相反。可以為 set 方法提供參數(shù)， 但不能使用get返回值。例如， Pair<? super Manager> 有方法
???????void setFirst(? super Manager) ? super Manager getFirst()這不是真正的 Java 語(yǔ)法，但是可以看出編譯器知道什么。編譯器無(wú)法知道 setFirst 方法的具體類型， 因此調(diào)用這個(gè)方法時(shí)不能接受類型為 Employee 或 Object 的參數(shù)。 只能傳遞 Manager 類型的對(duì)象，或者某個(gè)子類型（如 Executive?總經(jīng)理, Manager 的子類) 對(duì)象。另外， 如果調(diào)用 getFirst, 不能保證返回對(duì)象的類型。只能把它賦給一個(gè) Object。
直觀地講，帶有超類型限定的通配符可以向泛型對(duì)象寫人，帶有子類型限定的通配符可以從泛型對(duì)象讀取。
8.8.3. 無(wú)限定通配符
Pair<?>?初看起來(lái)，這好像與原始的 Pair 類型一樣。實(shí)際上， 有很大的不同。類型 Pair<?> 有以下方法：
? getFirst()
void setFirst(?)
getFirst 的返回值只能賦給一個(gè) Object。setFirst 方法不能被調(diào)用， 甚至不能用 Object 調(diào)用。Pair<?> 和 Pair 本質(zhì)的不同在于： 可以用任意 Object 對(duì)象調(diào)用原始 Pair 類的 setObject 方法。
8.8.4. 通配符捕獲
詳情參考書(shū)。
8.9 反射和泛型【待完善】
8.9.1 泛型 Class 類
?
8.9.2 使用 Class 參數(shù)進(jìn)行類型匹配
8.9.3 虛擬機(jī)中的泛型類型信息
?
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的《Java 核心技术卷1 第10版》学习笔记 ------ 泛型【进阶】的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
- 上一篇： SessionStorage 和 Loc
- 下一篇： bloom filter 的Java 版