即使使用了接口，就要求代码必须使用特定的接口，对程序的约束也还是太强了。我们希望达到的目的是编写更通用的代码，要使代码能够应用与“某种不具体的类型”，而不是一个具体的接口或类。泛型这个术语的意思就是适用于许多许多的类型。
- 15.1 与C++的比较
public class Holder<T>{
private T a;
...
}
T就是类型参数，Java泛型的核心概念：告诉编译器想使用什么类型，然后编译器帮你处理一切细节。
- 15.2.1 一个元祖类库
元祖：将一组对象直接打包存储于其中的一个单一对象。
public class TwoTuple<A,B>{
public final A first;
public fianl B second;
public TwoTuple(A a, B b){
first = a;
second = b;
}
}
通过final关键字保证安全性，可以随心所欲的使用这两个对象，却无法改变这两个对象。
- 15.3 泛型接口
例如生成器，是工厂方法设计模式的一种应用。
public interface Generator<T> {
T next();
}
public class CoffeeGenerator implements Generator<Coffee>, Iterable<Coffee> {
private Class[] types = {Latte.class, Mocha.class, Cappuccino.class, Americano.class, Breve.class};
private static Random random = new Random(44);
public CoffeeGenerator() {}
private int size = 0;
public CoffeeGenerator(int sz) {size = sz;}
@Override
public Coffee next() {
try{
return (Coffee) types[random.nextInt(types.length)].newInstance();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
class CoffeeIterator implements Iterator<Coffee>{
int count = size;
@Override
public boolean hasNext() {
return count > 0;
}
@Override
public Coffee next() {
count --;
return CoffeeGenerator.this.next();
}
@Override
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
}
public Iterator<Coffee> iterator(){
return new CoffeeIterator();
}
public static void main(String[] args){
CoffeeGenerator gen = new CoffeeGenerator();
for(int i = 0; i < 5; i++)
System.out.println(gen.next());
for(Coffee c : new CoffeeGenerator(5))
System.out.println(c);
}
}
注意：基本类型无法作为类型参数，不过Java SE5具备了自动打包和自动拆包的功能，可以很方便地在基本类型和其相应的包装器类型之间进行转换。
- 15.4 泛型方法
是否拥有泛型方法，与其所在的类是否是泛型没有关系，可以是泛型类，也可以不是泛型类。
如果使用泛型方法可以取代将整个类泛型化，那么就应该只使用泛型方法，因为它可以使事情更加清楚明白。另外，对于一个static的方法而言，无法访问泛型类的类型参数。
public <T> void f(T x){
System.out.println(x.getClass().getName());
}
调用：
gm.f("");
gm.f(1);
gm.f(1.0);
···
使用泛型方法的时候，通常不必指明参数类型，因为编译器会为我们找出具体的类型。这称为类型参数判断。这就好像是f()被无限次的重载过。如果f()调用时传入了基本类型，那么自动打包机制就会接入其中，将基本类型的值包装为对应的对象。
- 15.4.3 用于Generator的泛型方法
public class Generators {
public static <T> Collection<T> fill(Collection<T> coll, Generator<T> generator, int n){
for(int i =0; i < n; i++)
coll.add(generator.next());
return coll;
}
}
//调用
fill(new ArrayList<Coffee>(), new CoffeeGenerator(), 4);
- 15.5 匿名内部类
public static Generator<Teller> generator =
new Generator<Teller>(){
public Teller next(){ return new Teller(); }
};
- 15.7 擦除的神秘之处
Class c1 = new ArrayList<String>().getClass(); Class c2 = new ArrayList<Integer>().getClass(); System.out.println(c1==c2);
输出为true。
Java泛型是使用擦除来实现的，在泛型代码内部，无法获得任何有关泛型参数类型的信息。因此List和List在运行时事实上是相同的类型。
因为泛型内部是没有类型信息的，所以要调用t.f()方法时，也是不可以的，解决方法是给定泛型类的边界，如此，就可以调用t.f().
public Test<T extends HasF>{
private T t;
...
public void test(){ t.f(); }
}
编译器会把类型参数替换为它的擦除，上述的例子T擦除到了HasF.
如果自己去执行擦除，那么前一个例子可以简单的创建出一个没有泛型的类：
public Test(){
private HasF t;
...
public void test(){ t.f(); }
}
但是泛型可以返回确切的类型，而用Object的话必须强转：
public T get() { return t; }
- 15.7.2 迁移兼容性
泛型类型只有在静态类型检查期间才出现，在此之后，程序中的所有泛型类型都将被擦除，替换为它们的非泛型上届，例如，List这样的类型注解将被擦除为List，而普通的类型变量在未指定边界的情况下将被擦除为Object。
迁移兼容性：擦除的核心动机是它使得泛化的客户端可以用非泛化的类库来使用，反之亦然。
- 15.8 擦除的补偿
擦除丢失了在泛型代码中执行某些操作的能力，任何在运行时需要知道确切类型信息的操作都将无法工作：
T var = new T();//Error
T[] arr = new T[size];//Error
if(arg instanceof T){}//Error
T[] arr = (T)new Object[size];//Unchecked warning
- 15.8.1 创建类型实例
C++中可以直接创建，Java中的解决方法是传递一个工厂对象，并用它创建新的实例，最便利的工厂对象就是Class对象：
class ClassAsFactory<T>{
T x;
public ClssAsFactory(Class<T> kind){
try{
x = kind.newInstance();
}catch(Exception e）{
...
}
}
}
...
ClassAsFactory<Coffee> fe =
new ClassAsFactory<>(Coffee.class);
但是如果传入的是Integer.class，可以编译但是最终却catch到了异常，因为Integer没有任何默认的构造器。因此Sun建议使用显示的工厂。
interface Factory<T>{
T create();
}
class Foo2<T>{
private T x;
public <F extends Factory<T>> Foo2(F factory){
x = factory.create();
}
}
class IntegerFactory implements Factory<Integer>{
public Integer create(){
return new Integer(0);
}
}
//调用
new Foo2<Integer>(new IntegerFactory());
或者是模板方法设计模式，下面的示例中，create()就是在子类中定义的、用来产生子类类型的对象：
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(){
...
}
}
//调用
Creator c = new Creator();
c.f();
- 15.8.2 泛型数组 不能直接创建泛型数组，一般的解决方案是在任何想要创建泛型数组的地方都使用ArrayList:
private List<T> array = new ArrayList<T>();
public void add(T item) {}
public T get() {}
既然所有数组无论它们持有的类型如何，都具有相同的结构（每个数组槽位的尺寸和数组的布局），那么看起来应该能创建一个Object数组，并将其转型为所希望的数组类型，事实上这可以编译，但是不能运行：
public class ArrayOfGeneric {
static final int SIZE = 100;
static Generic<Integer>[] gia;
static Generic[] giaNormal;
public static void main(String[] args){
//java.lang.Object; cannot be cast to [Lcom.whu.fly.Chapter15.GenericInterface.Generic;
// gia = (Generic<Integer>[]) new Object[SIZE];
//Error:创建泛型数组
// gia = new Generic<Integer>[SIZE];
gia = new Generic[SIZE];
System.out.println(gia.getClass().getSimpleName());
giaNormal = new Generic[SIZE];
giaNormal[0] = new Generic<Double>();
gia[0] = new Generic<Integer>();
}
}
数组将跟踪它们的实际类型，而这个类型是在数组被创建的时候确定的，因此，即使gia已经被转型为Generic[]，但这个信息只存在于编译器，在运行时，它仍旧是Object数组。
gia = (Generic[]) new Object[SIZE]将报java.lang.Object; cannot be cast to [Lcom.whu.fly.Chapter15.GenericInterface.Generic的错误。而gia = new Generic[SIZE]将报Error:创建泛型数组的错误。
第一个错误原因显而易见，第二个错误原因我觉得是无法建立泛型数组，所以用了通用的Generic[]类型，但是gia中并不能放其他类型的，gia[1] = new Generic()会报错无法将Double插入到Integer中。
成功创建泛型数组的唯一方式就是创建一个被擦除类型的新数组，然后对其转型：
public class GenericArray<T> {
private T[] array;
public GenericArray(int size){
array = (T[]) new Object[size];
}
public void put(int index, T item){
array[index] = item;
}
public T get(int index){
return array[index];
}
public T[] rep(){
return array;
}
public static void main(String[] args){
GenericArray<Integer> gai = new GenericArray<>(10);
// java.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer
// Integer[] ia = gai.rep();
Object[] oa = gai.rep();
}
}
rep()返回的是T[]，但是尝试左右Integer[]引用来捕获，依然会报错，这是因为实际的运行时类型是Object[]。
因为有了擦除，数组的运行时类型就只能是Object[]，如果我们立即将其转型为T[]，那么在编译器该数组的实际类型就将丢失，而编译器可能会错误某些潜在的错误检查。正因为这样，最好是在集合内部使用Object[]：
public class GenericArray2<T> {
private Object[] array;
public GenericArray2(int size){
array = new Object[size];
}
public void put(int index, T item){
array[index] = item;
}
public T get(int index){
return (T)array[index];
}
public T[] rep(){
return (T[])array;
}
public static void main(String[] args){
GenericArray2<Integer> gai = new GenericArray2<>(10);
for(int i = 0; i < 10; i ++)
gai.put(i, i);
for(int i = 0; i < 10; i++)
System.out.print(gai.get(i) + " ");
System.out.println();
//java.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer
// Integer[] ia = gai.rep();
}
}
依然不能将gai.rep()转为Integer[]，它只能是Object[]。
如果确实需要具体的类型，可以传递一个类型标记：
public class GenericArrayWithTypeToken<T> {
private T[] array;
public GenericArrayWithTypeToken(Class<T> type, int size){
array = (T[]) Array.newInstance(type, size);
}
public void put(int index, T item){
array[index] = item;
}
public T get(int index){
return array[index];
}
public T[] rep(){
return array;
}
public static void main(String[] args){
GenericArrayWithTypeToken<Integer> gai = new GenericArrayWithTypeToken<>(Integer.class, 10);
Integer[] ia = gai.rep();
}
}
类型标记Class被传到构造器中，以便从擦除中回复，使得我们可以创建需要的实际类型的数组。
- 15.9 边界
如15.7所讲，边界使得你可以在用于泛型的参数类型上设置限制条件，可以按照自己的边界类型来调用方法。
public class ColoredDimension<T extends FruitClass & Inter1 & Inter2> {
}
边界可以设置多个，但是class必须在前面，然后是接口（接口可以是多个）。
- 15.10 通配符
数组可以由一个父类的引用来持有子类的数组，例如：
Fruit[] fruits = new Apple[10]; fruits[0] = new Apple(); //可以编译，但是不能运行 fruits[1] = new Fruit();
因为它有一个Fruit[]的引用，所以它没有理由不允许将Fruit对象或者任何其子类加入其中，因此，在编译器这是允许的，但是它的实际类型是Apple[]，在运行时，数组机制知道它处理的是Apple[]，因此会抛出异常。
在使用泛型容器时，这种“向上转型”就不允许了：
//编译期报错 List<Fruit> fruitList = new ArrayList<Apple>()；
这实际上根本不是向上转型，Apple的List不是Fruit的List。
真正的问题是我们在谈论容器的类型，而不是容器持有的类型。与数组不同，泛型没有内建的协变类型（？？？？）。这是因为数组在语言中是完全定义的，因此可以内建了编译期和运行时的检查，但是在使用泛型时，编译期和运行时系统都不知道你想用类型做些什么，以及应采用什么样的规则。
有时你想要在两个类型之间建立某种类型的向上转型关系，这正是通配符所允许的：
List<? extends Fruit> fList = new ArrayList<Apple>();
但是此时就丢失了向其中传递任何对象的能力，甚至是Object：
fList.add(new Apple());//Error fList.add(new Fruit());//Error fList.add(new Object());//Error fList.add(null);//可以，但是没有意义
List，可以读作“具有任何从Fruit继承的类型的列表”，但是，这实际上并不意味着这个List将持有任何类型的Fruit，可以想象，T变成了? extends Fruit，因此不管添加什么都是不允许的(add())，因此编译器并不能了解这里需要Fruit的哪个具体子类型。
public class Holder<T>{
private T value;
public Holder(){
}
public Holder(T val){
value = val;
}
public void set(T val){
value = val;
}
public T get(){
return value；
}
}
Holder<? extends Fruit> fruit = new Holder<Apple>(new Apple());
创建了一个Holder，可以将其向上转型为Holder，如果此时调用get()，它只会返回一个Fruit，这就是在给定“任何扩展自Fruit的对象”这一边界之后，它所能知道的一切了。但是此时set的参数为“? extends Fruit”，这意味着它可以是任何事物，而编译器无法验证“任何事物”的类型安全性，所以任何set都不行。
- 15.10.2 逆变
超类型通配符：声明通配符是由某个特定类的任何基类来界定的。
static void writeTo(List<? super Apple> apples){
apples.add(new Apple());
apples.add(new Jonathan());
apples.add(new Fruit());//Error
}
- 15.10.3 无界通配符
无界通配符<?>，是在声明：我是想用Java的泛型来编写这段代码，我在这里并不是要用原生类型，但是在当前这种情况下，泛型参数可以持有任何类型。
由于泛型参数将擦除到它的第一个边界，因此List<?>看起来等价于List<Object>，而List实际上也是List<Object>–除非这些语句都不为真。List实际上表示“持有任何Object类型的原生List”，而List<?>表示“具有某种特定类型的非原生List，只是我们不知道那种类型是什么”。
原生的List可以持有任何类型的ArrayList，并且可以add，可以get，具体原因以后看看源码是怎么进行转变的，原生的ArrayList也能被任何类型的List持有，都可以运行，只不过会有uncheck的警告：
ArrayList fList = new ArrayList<Fruit>();
fList.add(new Apple("an apple"));
fList.add(new Fruit());
fList.add(new Object());
//fList.add(null);
for(Object f : fList){
System.out.println(f.getClass().getSimpleName());
}
Apple apple = (Apple) fList.get(0);
System.out.println(apple.getAppleName());
完全可以正常运行，可以添加，可以强制类型转换后（get()返回的是Object）调用它的方法。
ArrayList<Fruit> fList = new ArrayList();
<Fruit>可以是任何，限制跟普通的new ArrayList<Fruit>一样。
public class Wildcards {
static void rawArgs(Holder holder, Object arg){
// holder.set(arg);//unchecked warning
// holder.set(new Wildcards());//same warning
//OK, 但是类型信息丢失了
Object obj = holder.get();
}
static void unboundedArg(Holder<?> holder, Object arg){
// holder.set(arg);//Error.Capture of ? cannot be applied to objec
// holder.set(new Wildcards());//same error
//OK, 但是类型信息丢失了
Object object = holder.get();
}
static <T> T exact1(Holder<T> holder){
T t = holder.get();
return t;
}
static <T> T exact2(Holder<T> holder, T arg){
holder.set(arg);
T t = holder.get();
return t;
}
static <T> T wildSubtype(Holder<? extends T> holder, T arg){
// holder.set(arg);//Error capture of ? extends T cannot be applied to T
T t = holder.get();
return t;
}
static <T> void wildSupertype(Holder<? super T> holder, T arg){
holder.set(arg);
// T t= holder.get();//? super T 不是T
Object obj = holder.get();
}
public static void main(String[] args){
Holder raw = new Holder<Long>();
//Or
raw = new Holder();
Holder<Long> qualified = new Holder<>();
Holder<?> unbounded = new Holder<Long>();
Holder<? extends Long> bounded = new Holder<Long>();
Long lng = 1L;
rawArgs(raw, lng);
rawArgs(qualified, lng);
rawArgs(unbounded, lng);
rawArgs(bounded, lng);
unboundedArg(raw, lng);
unboundedArg(qualified, lng);
unboundedArg(unbounded, lng);
unboundedArg(bounded, lng);
Object ri = exact1(raw);//unchecked warning
Long r2 = exact1(qualified);
Object r3 = exact1(unbounded);//Must return Object
Long r4 = exact1(bounded);
Long r5 = exact2(raw, lng);//unchecked warning,from Holder to Holder<Long>
Long r6 = exact2(qualified, lng);
// Long r7 = exact2(unbounded, lng);//Error, (Holder<T>, T) cannot be applied to (Holder<capture of ?>, Long)
// Long r8 = exact2(bounded, lng);//Error, (Holder<T>, T) cannot be applied to (Holder<capture of ? extends Long>, Long)
Long r9 = wildSubtype(raw, lng);//unchecked warning
Long r10 = wildSubtype(qualified, lng);
//OK, 但是只能返回Object
Object r11 = wildSubtype(unbounded, lng);
Long r12 = wildSubtype(bounded, lng);
wildSubtype(raw, lng);//unchecked warning,from Holder to Holder<Long>
wildSupertype(qualified, lng);
// wildSupertype(unbounded, lng);//Error:(Holder<? super T>, T>) cannot be applied to (Holder<capture of ?>, Long);
// wildSupertype(bounded, lng);//Error:(Holder<? super T>, T>) cannot be applied to (Holder<capture of ? extends Long>, Long);
}
}
上面的示例中包含了各种Holder作为参数的用法，它们都具有不同的形式，包括原生类型，具体的类型参数以及无界通配符参数。
总结如下：
- 只要使用了原生类型，都会放弃编译期的检查，在rawArgs()中，可以将任何类型的对象传递给set()，这个对象会被向上转型为Object。
- 在unboundedArg()中可以看出<?>与原生类型的区别，set(Object)会报错，因为原生Holder将持有任何类型的组合，而<?>将持有某种具体类型的同构集合，因此不能只是向其中传递Object。
- 对于迁移兼容性，rawArgs()将接受所有Holder的不同变体而不会产生警告，unboundedArg()也可以接受所有Holder的不同变体。
- SubType与Supertype展示了两个不同的星位，一个是可以get()（返回的对象起码是基类），一个是可以set()（持有的是基类）。
- 使用确切类型来替代通配符类型的好处是，可以用泛型参数来做更多的事，但是使用通配符使得你必须接受范围更宽的参数化类型作为参数，因此，必须诸葛情况地权衡利弊，找到更适合的方法。
- 最后的wildSupertype()而wildSubType()却能正常运行没有理解，为什么(Holder<? extends T>, T>)能用(Holder<capture of ?>, Long)，而(Holder<? super T>, T>)却不行？一个我想到的解释是如果后者也可以，那就是Holder<?>或者Holder<? extends Long>可以执行set()方法，这显然是不对的。
- 15.10.4
捕获转换：如果向一个使用<?>的方法传递原生类型，那么对编译器来说，可能会推断出实际的类型参数，使得这个方法可以回转并调用另一个使用这个确切类型的方法：
public class CaptureConversion {
static <T> void f1(Holder<T> holder){
T t = holder.get();
System.out.println(t.getClass().getSimpleName());
}
static void f2(Holder<?> holder){
f1(holder);
}
public static void main(String[] args){
Holder raw = new Holder<Integer>(1);
f1(raw);//有警告
f2(raw);//无警告
Holder rawBasic = new Holder();
rawBasic.set(new Object());//警告
f2(rawBasic);//无警告
Holder<?> wildcard = new Holder<>(1.0);
f2(wildcard);
}
}
output//
Integer
Integer
Object
Double
最后一个是根据(1.0)判断的，如果换成了1.0f，那么就会输出Float。
此处，f1()中的类型参数都是确切的，没有通配符或者边界。在f2()中，Holder参数是一个无界通配符，因此它看起来是未知的。但是，在f2()中，f1()被调用，而f1()需要一个已知参数。这里所发生的的是：参数类型在调用f2()的过程中被捕获。
- 15.11.2 实现参数化接口
一个类不能实现同一个泛型接口的两种变体，由于擦除的原因，这两个变体会成为相同的接口：
interface Payable<t>{}
class Employee implements Payable<Employee> {}
//不能编译
class Hourly extends Employee implements Payable<Hourly> {}
如果从Payable的两种用法中都移除掉泛型参数，这段代码就可以编译。
- 15.11.4 重载
public class UseList<W,T>{
void f(List<T> t){}
void f(List<W> w){}
}
由于擦除的原因，重载方法将产生相同的类型签名，因此必须提供明显有区别的方法名，f1(),f2()。
- 15.12 自限定的类型
class SelfBounded<T extends SelfBounded<T>>{}
基类用导出类替代其参数，这意味着泛型基类变成了一种其所有导出类的公共的模板。
class A extends SelfBounded<A> {}
class B extends SelfBounded<A> {}//也行
class C extends SelfBounded<B> {}//Error,B不满足T extends SelfBound<T>(T一致)
自限定的参数的意义：它可以保证类型参数必须与正在被定义的类相同，即这个类所用的类型参数将与使用这个参数的类具有相同的基类型。
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