Javaジェネリックス関連の知識を詳しく解説（コード付き）

この記事の内容は、Java ジェネリックに関する関連知識を詳しく説明しています (コード付き)。必要な方は参考にしていただければ幸いです。

誰もがジェネリックの使用についてはよく知っていると思いますが、型の消去や境界の拡張などの詳細についてはよく分かっていない可能性があるため、この記事ではジェネリックの理解に加えて説明することに重点を置きます。実際には、言語機能の生成ロジックも日常の開発に非常に役立つことがわかります。

1. ジェネリックが登場する理由

まず第一に。 , ジェネリックス これは Java の言語機能ではなく、JDK1.5 まではサポートされていなかった機能です (具体的な違いについては後で説明します)。では、ジェネリックスが登場する前には何が行われていたのでしょうか。

List list = new ArrayList();
list.add("123");
String s = (String) list.get(0);

上記のコードに示すように、コレクションに何を入れたかを記憶し、それを取り出すときに強制する必要があります。これにより、この型変換エラーも実行時に延期されます。つまり、問題は発生しません。まだ安全なので、ジェネリックが登場します;

使用シナリオ: ジェネリック クラス、ジェネリック インターフェイス、ジェネリック メソッド;

public class Test<T>
public interface Test<T>
public <T> void test(T t)

two 、ジェネリックはどのような問題を引き起こすか

上で述べたように、ジェネリックスは Java が最初から備えている機能ではないため、後からジェネリックスを追加する場合は、互換性がなければなりません。以前のバージョンでは、Sun が考え出した妥協策でした。 type Erasure; これは、一般的な情報はコンパイル中にのみ存在し、すべての一般的な情報は実行時に消去されることを意味します。 class java.util.ArrayList

true

List

と

List は実行時には実際には同じであることがわかります。これらはすべて同じです。 class java.util.ArrayList; したがって、ジェネリックスを使用する場合は、実行時にジェネリックスはなく、パラメーターの型に関する情報を取得することは不可能であることに留意する必要があります。 #; そのため、ランタイム型を取得する必要がある操作はジェネリックスではサポートされていません。 1. 型パラメータは基本型ではインスタンス化できません

List<String> list1 = new ArrayList<>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
System.out.println(list1.getClass());
System.out.println(list2.getClass() == list1.getClass());

型消去により上限 (Object) まで消去されるためです。 Java の 8 つの基本型の直接の親クラスは

Number

であるため、基本型は型パラメーターをインスタンス化するために基本型を使用できませんが、基本型ラッパー クラスを使用する必要があります。 2. 実行時の型チェックには使用できません。<div class="code" style="position:relative; padding:0px; margin:0px;"><pre class='brush:php;toolbar:false;'>new ArrayList&lt;int&gt;(); // error new ArrayList&lt;Integer&gt;(); // correct</pre><div class="contentsignin">ログイン後にコピー</div></div>ただし、clazz.isInstance(); を使用して、
3 の型を補正できます。インスタンスを作成できません

t instanceof T             // error
t instanceof List<T>       // error
t instanceof List<String>  // error
t instanceof List          // correct

clazz.newInstance();

を使用して補正することもできます。

4

T t = new T();  // error

静的変数はクラス内で共有され、ジェネリック型は未定義であるため、ジェネリックを静的にすることはできませんが、静的でない場合、コンパイラはコンテキストに基づいて変数を推論できます

T

例:

private static T t;                  // error
private T t;                         // correct
private static List<T> list;         // error
private static List<?> list;         // correct
private static List<String> list;    // correct

// e.g.
class Test<T> {
  private T t;
  public void set(T arg) { t = arg; }
  public T get() { return t; }
}

上記のコードによれば、コンパイラによる非静的型の派生が明確にわかります。これが正しい理由は、コンパイラがコンパイル中に型変換の正しさを判断できるためです。
#5 ジェネリック クラスのインスタンスはスローまたはキャプチャできないからです。 ##

Test l = new Test();
System.out.println(l.get());
l.set("123");
System.out.println(l.get());

// javap -v 反编译
12: invokevirtual #15         // Method JDK/Test14_genericity$Test.get:()Ljava/lang/Object;
15: invokevirtual #16         // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
18: aload_1
19: ldc       #17             // String 123
21: invokevirtual #18         // Method JDK/Test14_genericity$Test.set:(Ljava/lang/Object;)V
24: getstatic   #6            // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;

// ---------------------------
Test l = new Test();
System.out.println(l.get());
l.set("123");
System.out.println(l.get());

// javap -v 反编译
12: invokevirtual #15         // Method JDK/Test14_genericity$Test.get:()Ljava/lang/Object;
15: invokevirtual #16         // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
18: aload_1
19: bipush    123
21: invokestatic  #17         // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

例外をキャッチする際には実行時クラス情報が必要であり、例外の継承関係が決定されるため、ジェネリック クラスのインスタンスをパラメータとしてスローしたりキャプチャしたりすることはできません。は許可されていません

catch (T t)                        // error
class Test<T> extends Throwable    // error

汎用情報は実行時に消去されるため、2 つのオーバーロードされたメソッドのシグネチャはまったく同じです;

7 汎用配列を作成できません##。 #これが最も重要な点だと思います。配列の概要については、配列関連を参照してください。

void test(List<Integer> list)
void test(List<String> list)

汎用配列を作成できない主な理由:

配列は共変ですが、ジェネリックは不変です。

配列の

Class

情報は動的に作成され、ジェネリック クラス情報は実行されません。

上記の説明によれば、いわゆる消去補償または消去後の修正の一般的な概念がわかります。これらはすべて、情報を提供するために追加の方法を使用します。型情報の実行時。ローカル変数または指定されたパラメーターの正確な型 (

Array.newInstance(Class<?>componentType, int length)
) ;

#3. 境界拡張

##セキュリティ上の考慮事項に基づいて、Java ジェネリックは不変です (データ取得時の型変換エラーを避けるため)。

List<String>[] lists = new ArrayList<String>[10];             // error
List<String>[] lists1 = (List<String>[]) new ArrayList[10];   // correct

したがって、コレクション クラスを使用する場合はたとえば、A と A のサブクラスを格納するコレクションを指定したいのですが、境界を拡張して管理するために extends が導入されています。ジェネリックの;

1. 无界通配符 <?>

通配符主要用于泛型的使用场景（泛型一般有“声明”和“使用”两种场景）；
通常情况下 <?> 和原生类型大致相同，就像 List 和 List<?> 的表现大部分都是一样的；但是要注意他们其实是有本质去别的，<?> 代表了某一特定的类型，但是编译器不知道这种类型是什么；而原生的表示可以是任何 Object，其中并没有类型限制；

List<?> list = new ArrayList<String>();    // correct
list.add("34");                            // error
String s = list.get(0);                    // error
Object o = list.get(0);                    // correct

boolean add(E e);

上面的代码很明确的反应了这一点（<?> 代表了某一特定的类型，但是编译器不知道这种类型是什么），

• 因为编译器不知道这种类型是什么，所以在添加元素的时候，当然也就不能确认添加的这个类型是否正确；当使用<?>的时候，代码中的 add(E e) 方法，此时的 E 会被替换为 <?>，实际上编译器为了安全起见，会直接拒绝参数列表中涉及通配符的方法调用；就算这个方法没有向集合中添加元素，也会被直接拒绝；

• 当 List<?> 取出元素的时候，同样因为不知道这个特定的类型是什么，所以只能将取出的元素放在Object中；或者在取出后强转；
  

2. 上界 <extends>

extends，主要用于确定泛型的上界；

<T extends Test>                             // 泛型声明
<T extends Test & interface1 & interface2>   // 声明泛型是可以确定多个上界
<? extends T>                                // 泛型使用时

界定的范围如图所示：



应当注意的是当extends用于参数类型限定时：

List<? extends List> list = new ArrayList<ArrayList>();  // correct
list.add(new ArrayList());                               // error
List l = list.get(0);                                    // correct
ArrayList l = list.get(0);                               // error

上面的分析同无界通配符类似，只是 List l = list.get(0); 是正确的，是因为 <? extends List> 界定了放入的元素一定是 List 或者 list 的子类，所以取出的元素能放入 List 中，但是不能放入 ArrayList 中；



3. 下界 <super>

super，主要用于确定泛型的下界；如图所示：



List<? super HashMap> list = new ArrayList<>();   // correct
LinkedHashMap m = new LinkedHashMap();            // correct
HashMap m1 = m;                                   // correct
Map m2 = m;                                       // correct
list.add(m);                                      // correct
list.add(m1);                                     // correct
list.add(m2);                                     // error

Map mm = list.get(0);                             // error
LinkedHashMap mm1 = list.get(0);                  // error

根据图中的范围对照代码，就能很快发现Map在List的范围之外；而编辑器为了安全泛型下界集合取出的元素只能放在 Object里面；

4. PECS 原则

PECS原则是对上界和下界使用的归纳，即producer-extends, consumer-super；结合上面的两幅图，表示：

• extends，只能读，相当于生产者，向外产出；

• super，只能写，相当于消费者，只能接收消费；

• 同时边界不能同时规定上界和下界，正如图所示，他们的范围其实是一样的，只是开口不一样；
  
  

5. 自限定类型

对于上面讲的泛型边界拓展，有一个很特别的用法，

class Test<T extends Test<T>> {}
public <T extends Comparable<T>> T max(List<T> list) {}

自限定类型可以通俗的解释，就是用自己限定自己，即自和自身相同的类进行某操作；如上面的 max 方法，就表示可以和自身进行比较的类型；

那么如果想要表达只要是同一祖先就能相互比较呢？

public <T extends Comparable<? super>> T max(List<? extends T> list) {}

>：表明只要是同一祖先就能相互比较， extends T>表明集合中装的都是同一祖先的元素；（出至《Effective Java》第 28 条）

总结

• 对于泛型的时候首先要很清楚的知道，在运行时没有任何泛型的信息，全部都被擦除掉了；

• 需要知道 Java 泛型做不到的事情；

• 需要知道怎么拓展边界，让泛型更加灵活；

以上がJavaジェネリックス関連の知識を詳しく解説（コード付き）の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。