什么是泛型 |
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在讲解什么是泛型之前,我们先观察Java标准库提供的ArrayList,它可以看作“可变长度”的数组,因为用起来比数组更方便。 实际上ArrayList内部就是一个Object[]数组,配合存储一个当前分配的长度,就可以充当“可变数组”: public class ArrayList { private Object[] array; private int size; public void add(Object e) {...} public void remove(int index) {...} public Object get(int index) {...} }如果用上述ArrayList存储String类型,会有这么几个缺点: 需要强制转型; 不方便,易出错。 例如,代码必须这么写: ArrayList list = new ArrayList(); list.add("Hello"); // 获取到Object,必须强制转型为String: String first = (String) list.get(0);很容易出现ClassCastException,因为容易“误转型”: list.add(new Integer(123)); // ERROR: ClassCastException: String second = (String) list.get(1);要解决上述问题,我们可以为String单独编写一种ArrayList: public class StringArrayList { private String[] array; private int size; public void add(String e) {...} public void remove(int index) {...} public String get(int index) {...} }这样一来,存入的必须是String,取出的也一定是String,不需要强制转型,因为编译器会强制检查放入的类型: StringArrayList list = new StringArrayList(); list.add("Hello"); String first = list.get(0); // 编译错误: 不允许放入非String类型: list.add(new Integer(123));问题暂时解决。 然而,新的问题是,如果要存储Integer,还需要为Integer单独编写一种ArrayList: public class IntegerArrayList { private Integer[] array; private int size; public void add(Integer e) {...} public void remove(int index) {...} public Integer get(int index) {...} }实际上,还需要为其他所有class单独编写一种ArrayList: LongArrayList DoubleArrayList PersonArrayList ...这是不可能的,JDK的class就有上千个,而且它还不知道其他人编写的class。 为了解决新的问题,我们必须把ArrayList变成一种模板:ArrayList,代码如下: public class ArrayList { private T[] array; private int size; public void add(T e) {...} public void remove(int index) {...} public T get(int index) {...} }T可以是任何class。这样一来,我们就实现了:编写一次模版,可以创建任意类型的ArrayList: // 创建可以存储String的ArrayList: ArrayList strList = new ArrayList(); // 创建可以存储Float的ArrayList: ArrayList floatList = new ArrayList(); // 创建可以存储Person的ArrayList: ArrayList personList = new ArrayList();因此,泛型就是定义一种模板,例如ArrayList,然后在代码中为用到的类创建对应的ArrayList: ArrayList strList = new ArrayList();由编译器针对类型作检查: strList.add("hello"); // OK String s = strList.get(0); // OK strList.add(new Integer(123)); // compile error! Integer n = strList.get(0); // compile error!这样一来,既实现了编写一次,万能匹配,又通过编译器保证了类型安全:这就是泛型。 向上转型在Java标准库中的ArrayList实现了List接口,它可以向上转型为List: public class ArrayList implements List { ... } List list = new ArrayList();即类型ArrayList可以向上转型为List。 要特别注意:不能把ArrayList向上转型为ArrayList或List。 这是为什么呢?假设ArrayList可以向上转型为ArrayList,观察一下代码: // 创建ArrayList类型: ArrayList integerList = new ArrayList(); // 添加一个Integer: integerList.add(new Integer(123)); // “向上转型”为ArrayList: ArrayList numberList = integerList; // 添加一个Float,因为Float也是Number: numberList.add(new Float(12.34)); // 从ArrayList获取索引为1的元素(即添加的Float): Integer n = integerList.get(1); // ClassCastException!我们把一个ArrayList转型为ArrayList类型后,这个ArrayList就可以接受Float类型,因为Float是Number的子类。但是,ArrayList实际上和ArrayList是同一个对象,也就是ArrayList类型,它不可能接受Float类型, 所以在获取Integer的时候将产生ClassCastException。 实际上,编译器为了避免这种错误,根本就不允许把ArrayList转型为ArrayList。 ArrayList和ArrayList两者完全没有继承关系。 小结泛型就是编写模板代码来适应任意类型; 泛型的好处是使用时不必对类型进行强制转换,它通过编译器对类型进行检查; 注意泛型的继承关系:可以把ArrayList向上转型为List(T不能变!),但不能把ArrayList向上转型为ArrayList(T不能变成父类)。 |
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