11. 자바 기초 - 제네릭

기본 개념

제네릭의 핵심은 Parameterized Type을 적용한 것입니다. , 연산되는 데이터 유형을 매개 변수로 지정하고 사용 시 특정 유형을 지정합니다.

이 매개변수 유형은 각각 일반 클래스, 일반 인터페이스 및 일반 메소드라고 하는 클래스, 인터페이스 및 메소드를 생성하는 데 사용할 수 있습니다.

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1. 개발

JDK 1.5 이전에는 Object만이 모든 유형의 상위 클래스이고 유형 캐스팅입니다. 특성은 유형 일반화를 달성할 수 있습니다.

따라서 컴파일 중에 컴파일러는 이 개체의 캐스팅이 성공했는지 여부를 확인할 수 없으며 이로 인해 ClassCastException(캐스트 예외)이 발생할 수 있습니다.

제네릭의 역할을 이해하기 위해 예를 살펴보겠습니다.

• 제네릭을 사용하지 않는 경우(1.5 이전)

ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add(100);
arrayList.add("abc");//因为不知道取出来的值的类型，类型转换的时候容易出错  String str = (String) arrayList.get(0);

• generic 사용(1.5 이후)

ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
arrayList.add("abc");//因为限定了类型，所以不能添加整形,编译器会提示出错arrayList.add(100);

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2. 용어

// 以 ArrayList<E>,ArrayList<Integer> 为例：ArrayList<E>：泛型类型

E：类型变量（或者类型参数）

ArrayList<Integer> ：参数化的类型

Integer：类型参数的实例（或实际类型参数）

ArrayList ：原始类型

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3. 탐색

일반 클래스

class Demo<T> {    private T value;

    Demo(T value) {        this.value = value;
    }    public T getValue() {        return value;
    }    public void setValue(T value) {        this.value = value;
    }
}public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Demo<String> demo = new Demo("abc");
        demo.setValue("cba");
        System.out.println(demo.getValue()); // cba
    }
}

일반 인터페이스

interface Demo<K, V> {    void print(K k, V v);
}

class DemoImpl implements Demo<String, Integer> {    @Override
    public void print(String k, Integer v) {
        System.out.println(k + "-" + v);
    }
}public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Demo<String, Integer> demo = new DemoImpl();
        demo.print("abc", 100);
    }
}

일반 메서드

public class Test {
    public static void main(String[] args) {        int num = get("abc", 100);
        System.out.println(num);
    }    // 关键 --> 多了 <K, V> ，可以理解为声明此方法为泛型方法
    public static <K, V> V get(K k, V v) {        if (k != null) {            return v;
        }        return null;
    }
}

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유형 Quality

형 한정은 제네릭 클래스, 제네릭 인터페이스, 제네릭 메서드에서 사용할 수 있지만, 다음 사항에 주의하시기 바랍니다.

• 자격이 클래스 또는 인터페이스인 경우 키워드 확장

• & 기호를 사용하여 여러 자격을 부여할 수 있습니다

• 자격이 둘 다 있는 경우 인터페이스와 클래스가 있는 경우 클래스는 하나만 있어야 하며 먼저 배치되어야 합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

public static <T extends Comparable&Serializable> T get(T t1,T t2)

유형 제한의 역할을 분석해 보겠습니다.

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1 유형 매개변수에 제한을 설정하지 마세요.

다음 코드를 관찰하면 유형 매개변수가 유형 한정되지 않은 경우 컴파일 오류가 발생합니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

• 컴파일하기 전에 컴파일러는 제네릭 유형(T)이 어떤 유형인지 확인할 수 없기 때문에

• 을 기본값으로 설정합니다. to T는 기본 유형(객체)입니다.

• 따라서 Object 메서드만 호출할 수 있고 CompareTo 메서드는 호출할 수 없습니다.

public static <T> T get(T t1,T t2) {    //编译错误
    if(t1.compareTo(t2)>=0);    return t1;
}

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2. 유형 매개변수에 경계 설정

유형 매개변수 T에 경계를 설정할 때 컴파일 오류가 발생하지 않습니다. 다시. 현재 컴파일러는 기본적으로 T의 원래 유형을 Comparable로 설정하기 때문입니다.

public static <T extends Comparable> T get(T t1,T t2) {    if(t1.compareTo(t2)>=0);    return t1;
}

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유형 삭제

• Java의 제네릭은 기본적으로 컴파일러 수준에서 구현됩니다.

• 생성된 Java 바이트코드에는 제네릭의 유형 정보가 포함되지 않습니다.

• 제네릭을 사용할 때 추가된 유형 매개변수는 컴파일 중에 컴파일러에 의해 제거됩니다.

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다음 예를 살펴보세요.

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> arrayList1 =new ArrayList<String>();
        ArrayList<Integer> arrayList2 = new ArrayList<Integer>();        // true
        System.out.println(arrayList1.getClass() == arrayList2.getClass());
    }
}

코드를 살펴보세요. 두 개의 ArrayList 배열이 여기에 정의되어 있습니다.

• 하나는 문자열만 저장할 수 있는 ArrayList 일반 유형이고, 다른 하나는 정수만 저장할 수 있는 ArrayList 일반 유형입니다.

• 클래스 객체를 비교한 결과, 결과는 사실입니다.

• 일반 유형인 String 및 Integer는 컴파일 과정에서 지워지고 원래 유형(예: Object)만 남게 된다는 설명입니다.

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다른 예를 살펴보겠습니다.

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        ArrayList<String> arrayList =new ArrayList<String>();
        arrayList.add("abc");
        arrayList.getClass().getMethod("add", Object.class).invoke(arrayList, 100);         for (int i=0;i<arrayList.size();i++) {  
                System.out.println(arrayList.get(i));  
            }  
    }
}

코드를 살펴보세요. 여기서는 Integer로 인스턴스화된 ArrayList 일반 유형 개체가 정의되어 있습니다.

• add 메소드를 직접 호출하면 정수 데이터만 저장할 수 있습니다.

• 리플렉션을 사용하여 add 메소드를 호출하지만 문자열을 저장할 수 있습니다.

• 설명 Integer 제네릭 인스턴스는 컴파일 후에 지워지고 원래 유형만 남습니다.

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1. Raw type

• Raw type(raw type)은 일반적인 정보를 지우고, 마지막으로

  바이트코드 에 있는 유형 변수의 실제 유형입니다.

• 모든 일반 유형 매개변수에는 해당 기본 변수가 있습니다.

• 유형 변수가 삭제되면 정규화된 유형으로 대체됩니다(한정되지 않은 변수는 객체임).

// 此时 T 是一个无限定类型，所以原始类型就是 Objectclass Pair<T> { } 

// 类型变量有限定，原始类型就用第一个边界的类型变量来替换,即Comparableclass Pair<T extends Comparable& Serializable> { }  

// 此时原始类型为 Serializable，编译器在必要的时要向 Comparable 插入强制类型转换
// 为了提高效率，应该将标签（tagging）接口（即没有方法的接口）放在边界限定列表的末尾class Pair<T extends Serializable&Comparable>

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2. 유형 매개변수의 유형

다음 예에서 유형 매개변수는 T를 참조하고, 유형은 T는 소위 [유형 매개변수]의 유형입니다.

코드를 관찰하면 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다.

• [유형 매개변수 T]의 유형을 지정하지 마십시오. 원본 유형은 동일한 상위 클래스를 사용합니다.

• 의 최소 수준 [유형 매개변수 T]의 유형을 지정할 때 원본 유형은 지정된 유형 또는 < 유형의 하위 클래스만 될 수 있습니다. 🎜>

  public class Test {    // 定义泛型方法
      public static <T> T add(T x, T y) {        return y;
      }    public static void main(String[] args) {        // 1.不指定泛型
  
          // 两个参数都是 Integer，所以 T 为 Integer 类型
          int i = Test.add(1, 2); 
  
          // 两个参数分别是 Integer，Float，取同一父类的最小级，T 为 Number 类型
          Number f = Test.add(1, 1.2);        // T 为 Object
          Object o = Test.add(1, "asd");        // 2.指定泛型
  
          // 指定了Integer，所以只能为 Integer 类型或者其子类
          int a = Test.<Integer> add(1, 2);        //编译错误，指定了 Integer，不能为Float
          int b=Test.<Integer>add(1, 2.2); 
  
           // 指定为Number，所以可以为 Integer，Float
          Number c = Test.<Number> add(1, 2.2);
      }
  
  }

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3. 유형 검사

제네릭의 유형 검사는 참조를 위한 것이지 참조된 객체 자체를 위한 것이 아닙니다.

아래 예에서 list는 참조 객체이므로 유형 검사는 이에 반대됩니다.

// 没有进行类型检查，等价于 ArrayList list = new ArrayLis()ArrayList list = new ArrayList<String>();
list.add(100);
list.add("hello");// 进行编译检查，等价于 ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();ArrayList<String> list = new ArrayList();
list.add("hello");
list.add(100);  // 编译错误

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4.类型擦除与多态的冲突

来看下面的例子，这里定义了一个泛型类 Parent，一个实现它的子类 Son，并在子类中重写了父类的方法。

class Parent<T> {    private T value;    public T getValue() {        return value;
    }    public void setValue(T value) {        this.value = value;
    }
}

class Son extends Parent<String>{    @Override
    public void setValue(String value) {         super.setValue(value);
    }    @Override
    public String getValue(){        return super.getValue();}
    }

在上面提到过泛型的类型参数在编译时会被类型擦除，因此编译后的 Parent 类如下：

class Parent {    private Object value;    public Object getValue() {        return value;
    }    public void setValue(Object value) {        this.value = value;
    }
}

此时对比 Parent 与 Son 的 getValue/setValue 方法，发现方法的参数类型已经改变，从 Object -> String，这也意味着不是重写（overrride） 而是重载（overload）。

然而调用 Son 的 setValue 方法， 发现添加 Object 对象时编译错误。说明也不是重载。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Son son = new Son();
        son.setValue("hello");        // 关键 -->编译错误
        son.setValue(new Object());
    }
}

那么问题来了，通过上面的分析？Son 中定义的方法到底是重写还是重载？答案是：重写。这里 JVM 采用了桥方法（Brige）来解决类型擦除和多态引起的冲突。

我们对 Son 进行反编译（”Javap -c 类名.class”），得到如下内容：

Compiled from "Test.java"class Son extends Parent<java.lang.String> {
  Son();
    Code:       0: aload_0       
       1: invokespecial #8                  // Method Parent."<init>":()V
       4: return        

  public void setValue(java.lang.String);
    Code:       0: aload_0       
       1: aload_1       
       2: invokespecial #16                 // Method Parent.setValue:(Ljava/lang/Object;)V
       5: return        

  public java.lang.String getValue();
    Code:       0: aload_0       
       1: invokespecial #23                 // Method Parent.getValue:()Ljava/lang/Object;
       4: checkcast     #26                 // class java/lang/String
       7: areturn       

  public java.lang.Object getValue();
    Code:       0: aload_0       
       1: invokevirtual #28                 // Method getValue:()Ljava/lang/String;
       4: areturn       

  public void setValue(java.lang.Object);
    Code:       0: aload_0       
       1: aload_1       
       2: checkcast     #26                 // class java/lang/String
       5: invokevirtual #30                 // Method setValue:(Ljava/lang/String;)V
       8: return        }

发现这里共有 4 个 setValue/getValue 方法，除了 Son 表面上重写的 String 类型，编译器又自己生成了 Object 类型的方法，也称为桥方法。结果就是，编译器通过桥方法真正实现了重写，只是在访问时又去调用表面的定义的方法。

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注意事项

• 不能用基本类型实例化类型参数，可以用对应的包装类来实例化类型参数

// 编译错误ArrayList<int> list = new ArrayList<int>();// 正确写法ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

• 参数化类型的数组不合法

Demo<T >{
}public class Test {
    public static void main(String[] args) {        // 编译错误 --> 类型擦除导致数组变成 Object []，因此没有意义
        Demo<String>[ ]  demo =new Demo[10];
    }
}

• 不能实例化类型变量

// 编译错误，需要类型参数需要确定类型Demo<T> demo = new Demo<T>

• 泛型类的静态上下文中不能使用类型变量

public class Demo<T> {
    public static T name;    public static T getName() {
        ...
    }
}

• 不能抛出也不能捕获泛型类的对象

//异常都是在运行时捕获和抛出的，而在编译的时候，泛型信息全都会被擦除掉。会导致这里捕获的类型一致try{  
}catch(Problem<Integer> e1){  
    //do Something... }catch(Problem<Number> e2){  
    // do Something ...}

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