北京北大青鸟学校讲解:Java泛型的基础知识(二)

北京北大青鸟学校学术部讲师介绍:在上一篇文章中,我们已经向大家介绍了Java泛型类型参数等方面,现在,我们将继续为同学们介绍Java泛型的方法和类型。(北大青鸟课程

泛型方法
北京北大青鸟学校学术老师讲解;在“类型参数” ,我们已经看到,通过在类的定义中添加一个形式类型参数列表,可以将类泛型化。方法也可以被泛型化,不管它们定义在其中的类是不是泛型化的。

泛型类在多个方法签名间实施类型约束。在 List<V> 中,类型参数 V 出现在 get()、add()、contains() 等方法的签名中。当创建一个 Map<K, V> 类型的变量时,您就在方法之间宣称一个类型约束。您传递给 add() 的值将与 get() 返回的值的类型相同。

类似地,之所以声明泛型方法,一般是因为您想要在该方法的多个参数之间宣称一个类型约束。例如,下面代码中的 ifThenElse() 方法,根据它的第一个参数的布尔值,它将返回第二个或第三个参数:
public <T> T ifThenElse(boolean b, T first, T second) {
return b ? first : second;
}
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北京北大青鸟学校提醒大家,可以调用 ifThenElse(),而不用显式地告诉编译器,您想要 T 的什么值。编译器不必显式地被告知 T 将具有什么值;它只知道这些值都必须相同。编译器允许您调用下面的代码,因为编译器可以使用类型推理来推断出,替代 T 的 String 满足所有的类型约束:
String s = ifThenElse(b, "a", "b");
类似地,您可以调用:
Integer i = ifThenElse(b, new Integer(1), new Integer(2));

但是,编译器不允许下面的代码,因为没有类型会满足所需的类型约束:
String s = ifThenElse(b, "pi", new Float(3.14));

为什么您选择使用泛型方法,而不是将类型 T 添加到类定义呢?(至少)有两种情况应该这样做:
当泛型方法是静态的时,这种情况下不能使用类类型参数。

当 T 上的类型约束对于方法真正是局部的时,这意味着没有在相同类的另一个 方法签名中使用相同 类型 T 的约束。通过使得泛型方法的类型参数对于方法是局部的,可以简化封闭类型的签名。(北大青鸟课程


有限制类型
北京北大青鸟学校学术老师介绍,在上面“泛型方法”的例子中,类型参数V是无约束的或无限制的类型。有时在还没有完全指定类型参数时,需要对类型参数指定附加的约束。

考虑例子 Matrix 类,它使用类型参数 V,该参数由 Number 类来限制:
public class Matrix<V extends Number> { ... }
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编译器允许您创建 Matrix<Integer> 或 Matrix<Float> 类型的变量,但是如果您试图定义 Matrix<String> 类型的变量,则会出现错误。类型参数 V 被判断为由 Number 限制 。在没有类型限制时,假设类型参数由 Object 限制。这就是为什么前一屏 泛型方法 中的例子,允许 List.get() 在 List<?> 上调用时返回 Object,即使编译器不知道类型参数 V 的类型。
 
北京北大青鸟学校介绍一个简单的泛型类
编写基本的容器类
此时,您可以开始编写简单的泛型类了。到目前为止,泛型类最常见的用例是容器类(比如集合框架)或者值持有者类(比如 WeakReference 或 ThreadLocal)。我们来编写一个类,它类似于 List,充当一个容器。其中,我们使用泛型来表示这样一个约束,即 Lhist 的所有元素将具有相同类型。为了实现起来简单,Lhist 使用一个固定大小的数组来保存值,并且不接受 null 值。(北大青鸟课程

Lhist 类将具有一个类型参数 V(该参数是 Lhist 中的值的类型),并将具有以下方法:
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) { ... }
}
要实例化 Lhist,只要在声明时指定类型参数和想要的容量:
Lhist<String> stringList = new Lhist<String>(10);

实现构造函数
在实现 Lhist 类时,您将会遇到的第一个拦路石是实现构造函数。您可能会像下面这样实现它:
public class Lhist<V> {
private V[] array;
public Lhist(int capacity) {
    array = new V[capacity]; // illegal
}
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北京北大青鸟学校学术老师提示:这似乎是分配后备数组最自然的一种方式,但是不幸的是,不能这样做。具体原因很复杂,当学习到底层细节 一节中的“擦除”主题时,您就会明白。分配后备数组的实现方式很古怪且违反直觉。下面是构造函数的一种可能的实现(该实现使用集合类所采用的方法):
public class Lhist<V> {
private V[] array;
public Lhist(int capacity) {
    array = (V[]) new Object[capacity];
}
}

另外,也可以使用反射来实例化数组。但是这样做需要给构造函数传递一个附加的参数 —— 一个类常量,比如 Foo.class。后面在 Class<T> 一节中将讨论类常量。(北大青鸟课程

实现方法
实现 Lhist 的方法要容易得多。下面是 Lhist 类的完整实现:
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];
    }(北大青鸟课程)
}
注意,您在将会接受或返回 V 的方法中使用了形式类型参数 V,但是您一点也不知道 V 具有什么样的方法或域,因为这些对泛型代码是不可知的。

使用 Lhist 类
使用 Lhist 类很容易。要定义一个整数 Lhist,只需要在声明和构造函数中为类型参数提供一个实际值即可:
Lhist<Integer> li = new Lhist<Integer>(30);(北大青鸟课程

编译器知道,li.get() 返回的任何值都将是 Integer 类型,并且它还强制传递给 li.add() 或 li.remove() 的任何东西都是 Integer。除了实现构造函数的方式很古怪之外,您不需要做任何十分特殊的事情以使 Lhist 是一个泛型类。(北京北大青鸟学校,未完待续)

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