Java泛型總結（一）-基本用法與型別擦除的詳解

本文主要介紹了Java泛型的使用以及與類型擦除相關的問題。具有很好的參考價值。下面跟著小編一起來看下吧

簡介

Java 在1.5 引進了泛型機制，泛型本質是參數化類型，也就是說變數的類型是一個參數，在使用時再指定為具體類型。泛型可以用於類別、介面、方法，透過使用泛型可以使程式碼更簡單、安全。然而 Java 中的泛型使用了型別擦除，所以只是偽泛型。這篇文章對泛型的使用以及存在的問題做個總結，主要參考自 《Java 程式設計思想》。

這個系列的另外兩篇文章：

• Java 泛型總結（二）：泛型與陣列

• Java 泛型總結（三）：通配符的使用

基本用法

##泛型類別

如果有一個類別Holder 用來包裝一個變量，這個變數的型別可能是任意的，要怎麼寫Holder 呢？在沒有泛型之前可以這樣：

public class Holder1 {
 private Object a;
 public Holder1(Object a) {
 this.a = a;
 }
 public void set(Object a) {
 this.a = a;
 }
 public Object get(){
 return a;
 }
 public static void main(String[] args) {
 Holder1 holder1 = new Holder1("not Generic");
 String s = (String) holder1.get();
 holder1.set(1);
 Integer x = (Integer) holder1.get();
 }
}

在 Holder1 中，有一個用 Object 引用的變數。因為任何類型都可以向上轉型為 Object，所以這個 Holder 可以接受任何類型。取出的時候 Holder 只知道它保存的是一個 Object

物件，所以要強制轉換為對應的型別。在 main 方法中， holder1 先是保存了一個字串，也就是 String 對象，接著又變成保存一個 Integer 對象(參數 1 會自動裝箱)。從 Holder 取出變數時強制轉換已經比較麻煩，這裡還要記住不同的類型，要是轉錯了就會出現運行時異常。

下面看看 Holder 的泛型版本：

public class Holder2<T> {
 private T a;
 public Holder2(T a) {
 this.a = a;
 }
 public T get() {
 return a;
 }
 public void set(T a) {
 this.a = a;
 }
 public static void main(String[] args) {
 Holder2<String> holder2 = new Holder2<>("Generic");
 String s = holder2.get();
 holder2.set("test");
 holder2.set(1);//无法编译 参数 1 不是 String 类型
 }
}

在 Holder2 中， 變數 a 是一個參數化型別 T，T 只是一個標識，用其它字母也是可以的。建立 Holder2 物件的時候，在尖括號中傳入了參數 T 的類型，那麼在這個物件中，所有出現 T 的地方都相當於用 String 取代了。現在的 get 的取出的不是 Object ，而是 String 對象，因此不需要

類型轉換。另外，當呼叫 set 時，只能傳入 String 類型，否則編譯無法通過。這就保證了 holder2 的型別安全，避免因為不小心傳入錯誤的型別。

透過上面的例子可以看出泛使得程式碼更簡單、更安全。引入泛型之後，Java 函式庫的一些類別，例如常用的容器類別也被改寫為支援泛型，我們使用的時候都會傳入參數類型，如：ArrayList list = ArrayList<>();。

泛型方法

泛型不僅可以針對類，還可以單獨使某個方法是泛型的，舉個例子：

public class GenericMethod {
 public <K,V> void f(K k,V v) {
 System.out.println(k.getClass().getSimpleName());
 System.out.println(v.getClass().getSimpleName());
 }
 public static void main(String[] args) {
 GenericMethod gm = new GenericMethod();
 gm.f(new Integer(0),new String("generic"));
 }
}

代码输出：
 Integer
 String

GenericMethod 類別本身不是泛型的，創建它的物件的時候不需要傳入泛型參數，但是它的方法f 是泛型方法。在回傳型別之前是它的參數標識 ，注意這裡有兩個泛型參數，所以泛型參數可以有多個。

呼叫泛型方法時可以不明確傳入泛型參數，上面的呼叫就沒有。這是因為編譯器會使用參數型別推斷，根據傳入的實參的型別 (這裡是 integer 和 String) 推斷 K 和 V 的型別。

類型擦除

什麼是類型擦除

Java 的泛型使用了類型擦除機制，這個引來了很大的爭議，以至於Java 的泛型功能受到限制，只能說是」偽泛型「。什麼叫類型擦除呢？簡單的說法就是，型別參數只存在於編譯期，在執行時，Java 的虛擬機器 ( JVM ) 並不知道泛型的存在。先看個例子：

public class ErasedTypeEquivalence {
 public static void main(String[] args) {
 Class c1 = new ArrayList<String>().getClass();
 Class c2 = new ArrayList<Integer>().getClass();
 System.out.println(c1 == c2);
 }
}

上面的程式碼有兩個不同的 ArrayList：ArrayList 和 ArrayList。在我們看來它們的參數化類型不同，一個保存整性，一個保存字串。但透過比較它們的 Class 對象，上面的程式碼輸出是 true。這說明在 JVM 看來它們是同一個類別。而在 C++、

C# 這些支援真泛型的語言中，它們就是不同的類別。

泛型參數會擦除到它的第一個邊界，比如說上面的Holder2 類，參數類型是一個單獨的T，那麼就擦除到Object,相當於所有出現T 的地方都用Object 取代。所以在 JVM 看來，保存的變數 a 還是 Object 類型。之所以取出來自動就是我們傳入的參數類型，這是因為編譯器在編譯產生的字節碼檔案中插入了類型轉換的程式碼，不需要我們手動轉型了。如果參數類型有邊界那麼就擦除到它的第一個邊界，這個下一節再說。

擦除带来的问题

擦除会出现一些问题，下面是一个例子：

class HasF {
 public void f() {
 System.out.println("HasF.f()");
 }
}
public class Manipulator<T> {
 private T obj;
 public Manipulator(T obj) {
 this.obj = obj;
 }
 public void manipulate() {
 obj.f(); //无法编译 找不到符号 f()
 }
 public static void main(String[] args) {
 HasF hasF = new HasF();
 Manipulator<HasF> manipulator = new Manipulator<>(hasF);
 manipulator.manipulate();
 }
}

上面的 Manipulator 是一个泛型类，内部用一个泛型化的变量 obj，在 manipulate 方法中，调用了 obj 的方法 f()，但是这行代码无法编译。因为类型擦除，编译器不确定 obj 是否有 f() 方法。解决这个问题的方法是给 T 一个边界:

class Manipulator2<T extends HasF> {
 private T obj;
 public Manipulator2(T x) { obj = x; }
 public void manipulate() { obj.f(); }
}

现在 T 的类型是 ，这表示 T 必须是 HasF 或者 HasF 的导出类型。这样，调用 f() 方法才安全。HasF 就是 T 的边界，因此通过类型擦除后，所有出现 T 的

地方都用 HasF 替换。这样编译器就知道 obj 是有方法 f() 的。

但是这样就抵消了泛型带来的好处，上面的类完全可以改成这样：

class Manipulator3 {
 private HasF obj;
 public Manipulator3(HasF x) { obj = x; }
 public void manipulate() { obj.f(); }
}

所以泛型只有在比较复杂的类中才体现出作用。但是像 这种形式的东西不是完全没有意义的。如果类中有一个返回 T 类型的方法，泛型就有用了，因为这样会返回准确类型。比如下面的例子：

class ReturnGenericType<T extends HasF> {
 private T obj;
 public ReturnGenericType(T x) { obj = x; }
 public T get() { return obj; }
}

这里的 get() 方法返回的是泛型参数的准确类型，而不是 HasF。

类型擦除的补偿

类型擦除导致泛型丧失了一些功能，任何在运行期需要知道确切类型的代码都无法工作。比如下面的例子：

public class Erased<T> {
 private final int SIZE = 100;
 public static void f(Object arg) {
 if(arg instanceof T) {} // Error
 T var = new T(); // Error
 T[] array = new T[SIZE]; // Error
 T[] array = (T)new Object[SIZE]; // Unchecked warning
 }
}

通过 new T() 创建对象是不行的，一是由于类型擦除，二是由于编译器不知道 T 是否有默认的构造器。一种解决的办法是传递一个工厂对象并且通过它创建新的实例。

interface FactoryI<T> {
 T create();
}
class Foo2<T> {
 private T x;
 public <F extends FactoryI<T>> Foo2(F factory) {
 x = factory.create();
 }
 // ...
}
class IntegerFactory implements FactoryI<Integer> {
 public Integer create() {
 return new Integer(0);
 }
}
class Widget {
 public static class Factory implements FactoryI<Widget> {
 public Widget create() {
 return new Widget();
 }
 }
}
public class FactoryConstraint {
 public static void main(String[] args) {
 new Foo2<Integer>(new IntegerFactory());
 new Foo2<Widget>(new Widget.Factory());
 }
}

另一种解决的方法是利用模板设计模式：

abstract class GenericWithCreate<T> {
 final T element;
 GenericWithCreate() { element = create(); }
 abstract T create();
}
class X {}
class Creator extends GenericWithCreate<X> {
 X create() { return new X(); }
 void f() {
 System.out.println(element.getClass().getSimpleName());
 }
}
public class CreatorGeneric {
 public static void main(String[] args) {
 Creator c = new Creator();
 c.f();
 }
}

具体类型的创建放到了子类继承父类时，在 create 方法中创建实际的类型并返回。

总结

本文介绍了 Java 泛型的使用，以及类型擦除相关的问题。一般情况下泛型的使用比较简单，但是某些情况下，尤其是自己编写使用泛型的类或者方法时要注意类型擦除的问题。接下来会介绍数组与泛型的关系以及通配符的使用。

以上是Java泛型總結（一）-基本用法與型別擦除的詳解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！