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java - 了解Java中泛型的使用

coder 2024-03-26 原文

我试图了解类泛型的工作原理，这对我来说毫无意义。

因此，例如，如果我有以下类(class):

class A<E> {
    void go (E e) { } 
}

class B extends A { }

然后我尝试
A<? extends A> a1 = new A<A>();
A<? extends A> a2 = new A<B>();

a1.go(new A()); // i get a compiler error
a2.go(new B()); // i get a compiler error

go方法不应该接受A或A的任何子类吗？

谢谢 :)

最佳答案

这样做的原因是基于Java如何实现泛型的。

数组示例

使用数组可以做到这一点(数组是协变的，正如其他人解释的那样)

Integer[] myInts = {1,2,3,4};
Number[] myNumber = myInts;

但是，如果尝试这样做会发生什么？
Number[0] = 3.14; //attempt of heap pollution

最后一行可以正常编译，但是如果运行此代码，则可以得到ArrayStoreException。因为您正在尝试将 double 型放入整数数组中(无论通过数字引用进行访问)。

这意味着您可以欺骗编译器，但不能欺骗运行时类型系统。之所以这样，是因为数组是我们所谓的可更改类型。这意味着在运行时Java知道此数组实际上是作为整数数组实例化的，而该数组恰好是通过Number[]类型的引用来访问的。

因此，正如您所看到的，一件事是对象的实际类型，另一件事是用于访问它的引用的类型，对吗？

Java泛型的问题

现在，Java泛型类型的问题在于，类型信息被编译器丢弃，并且在运行时不可用。此过程称为type erasure。在Java中实现这样的泛型是有充分的理由的，但这是一个很长的故事，它与预先存在的代码的二进制兼容性有关。

但是这里的重点是，由于在运行时没有类型信息，因此无法确保我们不会造成堆污染。

例如，
List<Integer> myInts = new ArrayList<Integer>();
myInts.add(1);
myInts.add(2);

List<Number> myNums = myInts; //compiler error
myNums.add(3.14); //heap polution

如果Java编译器没有阻止您执行此操作，那么运行时类型系统也不会阻止您执行此操作，因为在运行时无法确定此列表仅应为整数列表。 Java运行时允许您将只包含整数的所有内容放入此列表中，因为创建时将其声明为整数列表。

因此，Java的设计人员确保您不能欺骗编译器。如果您不能欺骗编译器(就像我们对数组所做的那样)，那么您也不能欺骗运行时类型系统。

因此，我们说泛型是不可更改的。

显然，这会妨碍多态性。考虑以下示例:
static long sum(Number[] numbers) {
   long summation = 0;
   for(Number number : numbers) {
      summation += number.longValue();
   }
   return summation;
}

现在您可以像这样使用它:
Integer[] myInts = {1,2,3,4,5};
Long[] myLongs = {1L, 2L, 3L, 4L, 5L};
Double[] myDoubles = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};

System.out.println(sum(myInts));
System.out.println(sum(myLongs));
System.out.println(sum(myDoubles));

但是，如果您尝试用通用集合实现相同的代码，那么您将不会成功:
static long sum(List<Number> numbers) {
   long summation = 0;
   for(Number number : numbers) {
      summation += number.longValue();
   }
   return summation;
}

如果您尝试...，将会得到编译器错误。
List<Integer> myInts = asList(1,2,3,4,5);
List<Long> myLongs = asList(1L, 2L, 3L, 4L, 5L);
List<Double> myDoubles = asList(1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0);

System.out.println(sum(myInts)); //compiler error
System.out.println(sum(myLongs)); //compiler error
System.out.println(sum(myDoubles)); //compiler error

解决方案是学习使用Java泛型的两个强大功能，即协方差和逆方差。

协方差

使用协方差，您可以从结构中读取项目，但不能在其中写入任何内容。所有这些都是有效的声明。
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Integer>();
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Float>()
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Double>()

您可以从myNums中读取:
Number n = myNums.get(0);

因为您可以确定实际列表中包含的内容，都可以将其向上转换为数字(所有扩展Number的内容都是数字，对吗？)

但是，您不允许将任何东西放入协变结构中。
myNumst.add(45L); //compiler error

这是不允许的，因为Java无法保证泛型结构中对象的实际类型是什么。它可以是扩展Number的任何内容，但是编译器不能确定。这样您可以阅读，但不能书写。

矛盾

有了相反性，您可以做相反的事情。您可以将事物放到通用结构中，但不能从中读出。
List<Object> myObjs = new List<Object();
myObjs.add("Luke");
myObjs.add("Obi-wan");

List<? super Number> myNums = myObjs;
myNums.add(10);
myNums.add(3.14);

在这种情况下，对象的实际性质是对象列表，并且可以通过逆变将数字放入其中，这基本上是因为所有数字都以对象作为其共同祖先。因此，所有数字都是对象，因此这是有效的。

但是，假设您将获得一个数字，那么您将无法安全地从此反结构中读取任何内容。
Number myNum = myNums.get(0); //compiler-error

如您所见，如果编译器允许您编写此行，则在运行时将收到ClassCastException。

获取/放置原则

因此，在仅打算将通用值从结构中取出时，请使用协方差；在仅打算将通用值放入结构中时，请使用逆方差；当您打算同时使用两者时，请使用确切的通用类型。

我最好的例子是将以下任何一种数字从一个列表复制到另一个列表中。它仅从来源获取项目，并且仅将项目置于目的地。
public static void copy(List<? extends Number> source, List<? super Number> destiny) {
    for(Number number : source) {
        destiny.add(number);
    }
}

得益于协方差和逆方差的强大功能，它可以在以下情况下工作:
List<Integer> myInts = asList(1,2,3,4);
List<Integer> myDoubles = asList(3.14, 6.28);
List<Object> myObjs = new ArrayList<Object>();

copy(myInts, myObjs);
copy(myDoubles, myObjs);

关于java - 了解Java中泛型的使用，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/11174371/

javacodebrpregenerics

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