java_泛型结构模型整理-白红宇

java_泛型结构模型整理

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发布时间：2019-03-01

本文共 3471 字，大约阅读时间需要 11 分钟。

官方教程：Java泛型类型通配符详解

在编写Java程序时，我们有时需要处理不同类型的对象，但又希望能够在不暴露具体类型的情况下进行操作。Java 提供了泛型类型通配符，用于实现这种需求。本文将详细介绍类型通配符的使用方法及其相关限制。

从特殊情况抽象出一般情况

在编写泛型类时，通常会遇到以下场景：

类型参数的具体类型未知。

需要处理不同类型的对象，但又希望保证其具有一些共同的属性或方法。

示例

假设我们有一个抽象类 Shape，其中定义了一个抽象方法 draw(Canvas c)。然后，具体实现该方法的类有 Circle 和 Rectangle。我们希望创建一个 Canvas 类，其中有一个 drawAll(List shapes) 方法，能够接受任何类型的 Shape 实例。

问题

原始代码中，drawAll() 方法的参数类型被限定为 List<Shape>，因此只能接受 Shape 类型的列表。然而，实际上，我们希望它能够接受任何 Shape 的子类类型的列表，例如 List<Circle> 或 List<Rectangle>。

解决方案

我们可以将 List 的通配符修改为 List<? extends Shape>。这样，drawAll() 方法就可以接受任何类型的 Shape 实例的列表。这种通配符被称为上界通配符。

类型通配符的使用特点

1. 上界通配符（`? extends Type`）

上界通配符允许我们指定通配符的上界，即通配符可以接受的具体类型及其子类。例如：

List
    shapes = new ArrayList<>();
shapes.add(new Circle());
shapes.add(new Rectangle());

在这种情况下，shapes 列表可以包含 Shape 类型及其任意子类（如 Circle 或 Rectangle）。

2. 下界通配符（`? super Type`）

下界通配符允许我们指定通配符的下界，即通配符只能接受某个具体类型或其父类。例如：

List
    numbers = new ArrayList<>();
numbers.add(new Integer(10));
numbers.add(new Double(3.14));

在这种情况下，numbers 列表可以包含 Number 类型及其父类（如 Object）。

3. 无限定通配符（`?`）

无限定通配符允许通配符接受任何类型，但在进行写操作时会带来潜在的类型安全风险。例如：

List
    list = new ArrayList<>();
list.add(new Object());
Object obj = list.get(0);

这里，obj 的类型会被推断为 Object，但无法确保其实际类型是否与 List 中的元素类型一致。

类型通配符的实际应用

示例 1：使用上界通配符

考虑一个 Canvas 类，其中有一个 drawAll(List<? extends Shape> shapes) 方法。我们可以将任何类型的 Shape 实例的列表传递给这个方法：

List
   
     circles = new ArrayList<>();
circles.add(new Circle());
drawAll(circles);

此时，shapes 的类型被推断为 List<Circle>，满足 Shape 的上界要求。

示例 2：使用下界通配符

考虑一个 Census 类，其中有一个 addRegistry(Map<String, ? extends Person> registry) 方法。我们可以将任意类型的 Person 实例的映射传递给这个方法：

Map
   
     drivers = new HashMap<>();
drivers.put("张三", new Driver());
addRegistry(drivers);

此时，registry 的类型被推断为 Map<String, Driver>，满足 Person 的下界要求。

类型通配符的限制

1. 上界通配符的优点

提供了类型的上界，确保通配符只能接受特定类型及其子类。

在读操作时，可以安全地调用通配符类型的方法。

2. 上界通配符的缺点

在写操作时，不能随意传递任意类型的实例。

需要确保传入的实例类型是通配符类型的子类或本身。

示例

以下代码会导致编译错误：

List
    shapes = new ArrayList<>();
shapes.add(new Rectangle());

原因是 Rectangle 是 Shape 的子类，满足上界要求。但如果尝试传入非 Shape 类型的实例，会导致错误。

实际案例：Pair 类的泛型方法

类定义

public class Pair
   
     {
    private T first;
    private T last;
    public Pair(T first, T last) {
        this.first = first;
        this.last = last;
    }
    public T getFirst() {
        return first;
    }
    public T getLast() {
        return last;
    }
    public void setFirst(T first) {
        this.first = first;
    }
    public void setLast(T last) {
        this.last = last;
    }
}

使用示例

Pair
   
     integerPair = new Pair<>(123, 456);
Pair
    
      stringPair = new Pair<>("test", "test");
integerPair.setFirst(456);
stringPair.setLast("test2");

说明

integerPair 的类型是 Pair<Integer>，只能存储 Integer 类型的对象。

setFirst 和 setLast 方法可以传递任意类型的实例，只要它们是目标类型的子类。

类型通配符的安全性

例子：上界通配符

public class TestExtends {
    public static void main(String[] args) {
        Pair
   
     p = new Pair<>(123, 456);
        printGetValues(p);
    }
    static int add(Pair
     p) {
        Number first = p.getFirst();
        Number last = p.getLast();
        return first.intValue() + last.intValue();
    }
    static void printGetValues(Pair
     p) {
        Object obj = p.getFirst();
        System.out.println(obj.getClass().getName());
    }
}