Java 范型攻略篇

　　 　　在已发布的Java1.4中在核心代码库中增加了许多新的API(如Loging,正则表达式，NIO)等，在最新发布的JDK1.5和即将发布的JDK1.6中也新增了许多API，其中比较有重大意义的就是Generics(范型）。
　　
　　一.什么是Generics?
　　
　　Generics可以称之为参数类型(parameterized types),由编译器来验证从客户端将一种类型传送给某一对象的机制。如Java.util.ArrayList,
　　
　　编译器可以用Generics来保证类型安全。
　　在我们深入了解Generics之前,我们先来看一看当前的java 集合框架（Collection)。在j2SE1.4中所有集合的Root Interface是Collection
　　
　　Collections example without genericity: Example 1
　　
　　
　　

1 protected void collectionsExample() {
　　2  ArrayList list = new ArrayList();
　　3  list.add(new String("test string"));
　　4  list.add(new Integer(9)); // purposely placed here to create a runtime ClassCastException
　　5  inspectCollection(list);
　　6 }
　　7
　　8
　　9 protected void inspectCollection(Collection aCollection) {
　　10  Iterator i = aCollection.iterator();
　　11  while (i.hasNext()) {
　　12   String element = (String) i.next();
　　13  }
　　14 }

　　
　　以上的样例程序包含的两个方法，collectionExample方法建立了一个简单的集合类型ArrayList，并在ArrayList中增加了一个String和一个Integer对象.而在inspecCollection方法中，我们迭代这个ArrayList用String进行Cast。我们看第二个方法，就出现了一个问题,Collection在内部用的是Object，而我们要取出Collection中的对象时,需要进行Cast，那么开发者必需用实际的类型进行Cast,像这种向下造型，编译器无
　　
　　法进行检查,如此一来我们就要冒在代码在运行抛出ClassCastException的危险。我们看inspecCollection方法，编译时没有问题，但在运行时就会抛出ClassCastException异常。所以我们一定要远离这个重大的运行时错误
　　
　　
　　二.使用Generics
　　从上一章节中的CassCastException这种异常，我们期望在代码编译时就能够捕捉到,下面我们使用范型修改上一章的样例程序。
　　//Example 2
　　

1 protected void collectionsExample() {
　　2  ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
　　3  list.add(new String("test string"));
　　4  // list.add(new Integer(9)); this no longer compiles
　　5  inspectCollection(list);
　　6 }
　　7 
　　8 
　　9 protected void inspectCollection(Collection<String> aCollection) {
　　10  Iterator<String> i = aCollection.iterator();
　　11  while(i.hasNext()) {
　　12   String element = i.next();
　　13  }
　　14 }

　　
　　从上面第2行我们在创建ArrayList时使用了新语法，在JDK1.5中所有的Collection都加入了Generics的声明。例:
　　//Example 3
　　

1 public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> {
　　2  // details omitted...
　　3  public void add(E element) {
　　4   // details omitted
　　5  }
　　6  public Iterator<E> iterator() {
　　7   // details omitted
　　8  }
　　9 }

　　
　　这个E是一个类型变量，并没有对它进行具体类型的定义,它只是在定义ArrayList时的类型占位符,在Example 2中的我们在定义ArrayList的实
　　
　　例时用String绑定在E上,当我们用add(E element)方法向ArrayList中增加对象时, 那么就像下面的写法一样： public void add(String element)；因为在ArrayList所有方法都会用String来替代E,无论是方法的参数还是返回值。这时我们在看Example 2中的第四行，编译就会反映出编译错误。
　　所以在java中增加Generics主要的目的是为了增加类型安全。
　　
　　通过上面的简单的例子我们看到使用Generics的好处有：
　　1.在类型没有变化时，Collection是类型安全的。
　　2.内在的类型转换优于在外部的人工造型。
　　3.使Java 接口更加强壮,因为它增加了类型。
　　4.类型的匹配错误在编译阶段就可以捕捉到，而不是在代码运行时。
　　
　　受约束类型变量
　　虽然许多Class被设计成Generics，但类型变量可以是受限的
　　public class C1<T extends Number> { }
　　public class C2<T extends Person & Comparable> { }
　　第一个T变量必须继续Number，第二个T必须继续Person和实现Comparable
　　
　　三.Generics 方法
　　
　　像Generics类一样，方法和构造函数也可以有类型参数。方法的参数的返回值都可以有类型参数，进行Generics。
　　//Example 4
　　

1 public <T extends Comparable> T max(T t1, T t2) {
　　2  if (t1.compareTo(t2) > 0)
　　3   return t1;
　　4  else return t2;
　　5 }

　　
　　这里，max方法的参数类型为单一的T类型，而T类型继续了Comparable，max的参数和返回值都有相同的超类。下面的Example 5显示了max方法的几个约束。
　　//Example 5　
　　

1 Integer iresult = max(new Integer(100), new Integer(200));
　　2 String sresult = max("AA", "BB");
　　3 Number nresult = max(new Integer(100), "AAA"); // does not compile

　　
　　在Example 5第1行参数都为Integer，所以返回值也是Integer，注重返回值没有进行造型。
　　在Example 5第2行参数都为String，所以返回值也是String，注重返回值没有进行造型。以上都调用了同一个方法。
　　在Example 5第3行产生以下编译错误：
　　Example.java:10: incompatible types
　　found  : java.lang.Object&java.io.Serializable&java.lang.Comparable<?>
　　required: java.lang.Number
　　    Number nresult = max(new Integer(100), "AAA");
　　
　　这个错误发生是因为编译器无法确定返回值类型，因为String和Integer都有相同的超类Object,注重就算我们修正了第三行，这行代码在运行仍然会报错，因为比较了不同的对象。
　　
　　四.向下兼容
　　任何一个新的特色在新的JDK版本中出来后，我们首先关心的是如何于以前编写的代码兼容。也就是说我们编写的Example 1程序不需要任何的改变就可以运行,但是编译器会给出一个"ROW TYPE"的警告。在JDK1.4中编写的代码如何在JVM1.5中完全兼容运行,我们要人工进行一个:Type erasure处理过程
　　
　　五.通配符
　　
　　//Example 6
　　

List<String> stringList = new ArrayList<String>(); //1
　　List<Object> objectList = stringList ;//2
　　objectList .add(new Object()); // 3
　　String s = stringList .get(0);//4

　　
　　乍一看，Example
　　
　　6是正确的。但stringList本意是存放String类型的ArrayList,而objectList中可以存入任何对象，当在第3行进行处理时，stringList也就无法保证是String类型的ArrayList,此时编译器不答应这样的事出现，所以第3行将无法编译。
　　
　　//Example 7
　　

void printCollection(Collection<Object> c) 
　　{ for (Object e : c) { 
　　System.out.println(e);
　　}}

　　
　　Example 7的本意是打印所有Collection的对象,但是正如Example 6所说的，编译会报错，此时就可以用通配符“？”来修改Example 7
　　
　　//Example 8
　　

void printCollection(Collection<?> c) 
　　{ for (Object e : c) { 
　　System.out.println(e);
　　}}

　　
　　Example 8中所有Collection类型就可以方便的打印了
　　
　　有界通配符 <T extends Number>(上界) <T super Number>(下界)
　　
　　六.创建自己的范型
　　以下代码来自http://www.java2s.com/ExampleCode/Language-Basics
　　1.一个参数的Generics
　　//Example 9(没有使用范型)
　　

class NonGen {  
　　  Object ob; // ob is now of type Object 
　　  // Pass the constrUCtor a reference to   
　　  // an object of type Object 
　　  NonGen(Object o) {  
　　    ob = o;  
　　  }  
　　  // Return type Object. 
　　  Object getob() {  
　　    return ob;  
　　  }  
　　  // Show type of ob.  
　　  void showType() {  
　　    System.out.println("Type of ob is " +  
　　                       ob.getClass().getName());  
　　  }  
　　}  
　　// Demonstrate the non-generic class.  
　　public class NonGenDemo {  
　　  public static void main(String args[]) {  
　　    NonGen iOb;   
　　    // Create NonGen Object and store 
　　    // an Integer in it. Autoboxing still occurs. 
　　    iOb = new NonGen(88);  
　　    // Show the type of data used by iOb. 
　　    iOb.showType(); 
　　    // Get the value of iOb. 
　　    // This time, a cast is necessary. 
　　    int v = (Integer) iOb.getob();  
　　    System.out.println("value: " + v);  
　　    System.out.println();  
　　    // Create another NonGen object and  
　　    // store a String in it. 
　　    NonGen strOb = new NonGen("Non-Generics Test");  
　　    // Show the type of data used by strOb. 
　　    strOb.showType(); 
　　    // Get the value of strOb. 
　　    // Again, notice that a cast is necessary.  
　　    String str = (String) strOb.getob();  
　　    System.out.println("value: " + str);  
　　    // This compiles, but is conceptually wrong! 
　　    iOb = strOb; 
　　    v = (Integer) iOb.getob(); // runtime error! 
　　  }  
　　}

  
　　
　　//Example 10(使用范型)
　　

class Example1<T>{
　　 private T t;
　　 Example1(T o){
　　  this.t=o;
　　  }
　　 T getOb(){
　　  return t;
　　 }
　　 void ShowObject(){
　　  System.out.println("对象的类型是："+t.getClass().getName());
　　 }
　　}
　　public class GenericsExample1 {
　　
　　 /**
　　  * @param args
　　  */
　　 public static void main(String[] args) {
　　  // TODO Auto-generated method stub
　　  Example1<Integer> examplei=new Example1<Integer>(100);
　　  examplei.ShowObject();
　　  System.out.println("对象是："+examplei.getOb());
　　  Example1<String> examples=new Example1<String>("Bill");
　　  examples.ShowObject();
　　  System.out.println("对象是："+examples.getOb());
　　 }
　　
　　}

　　
　　我们来看Example 9没有使用范型，所以我们需要进行造型，而Example 10我们不需要任何的造型
　　
　　2.二个参数的Generics
　　
　　//Example 11
　　

class TwoGen<T, V> { 
　　   T ob1; 
　　   V ob2; 
　　   // Pass the constructor a reference to  
　　   // an object of type T. 
　　   TwoGen(T o1, V o2) { 
　　     ob1 = o1; 
　　     ob2 = o2; 
　　   } 
　　   // Show types of T and V. 
　　   void showTypes() { 
　　     System.out.println("Type of T is " + 
　　                        ob1.getClass().getName()); 
　　     System.out.println("Type of V is " + 
　　                        ob2.getClass().getName()); 
　　   } 
　　   T getob1() { 
　　     return ob1; 
　　   } 
　　   V getob2() { 
　　     return ob2; 
　　   } 
　　 } 
　　
　　public class GenericsExampleByTwoParam {
　　
　　 /**
　　  * @param args
　　  */
　　 public static void main(String[] args) {
　　  // TODO Auto-generated method stub
　　  TwoGen<Integer, String> tgObj = 
　　       new TwoGen<Integer, String>(88, "Generics"); 
　　     // Show the types. 
　　     tgObj.showTypes(); 
　　     // OBTain and show values. 
　　     int v = tgObj.getob1(); 
　　     System.out.println("value: " + v); 
　　     String str = tgObj.getob2(); 
　　     System.out.println("value: " + str); 
　　   } 
　　
　　 }

　　
　　3.Generics的Hierarchy
　　
　　//Example 12
　　

class Stats<T extends Number> {  
　　   T[] nums; // array of Number or subclass 
　　   // Pass the constructor a reference to   
　　   // an array of type Number or subclass. 
　　   Stats(T[] o) {  
　　     nums = o;  
　　   }  
　　   // Return type double in all cases. 
　　   double average() {  
　　     double sum = 0.0; 
　　     for(int i=0; i < nums.length; i++)  
　　       sum += nums[i].doubleValue(); 
　　     return sum / nums.length; 
　　   }  
　　 }  
　　public class GenericsExampleByHierarchy {
　　 
　　
　　 /**
　　  * @param args
　　  */
　　 public static void main(String[] args) {
　　  // TODO Auto-generated method stub
　　
　　   Integer inums[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; 
　　     Stats<Integer> iob = new Stats<Integer>(inums);   
　　     double v = iob.average(); 
　　     System.out.println("iob average is " + v); 
　　     Double dnums[] = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5 }; 
　　     Stats<Double> dob = new Stats<Double>(dnums);   
　　     double w = dob.average(); 
　　     System.out.println("dob average is " + w); 
　　     // This won't compile because String is not a 
　　     // subclass of Number. 
　　//     String strs[] = { "1", "2", "3", "4", "5" }; 
　　//     Stats<String> strob = new Stats<String>(strs);   
　　//     double x = strob.average(); 
　　//     System.out.println("strob average is " + v); 
　　   }  
　　 }

  
　　
　　4.使用通配符
　　//Example 14
　　

class StatsWildCard<T extends Number> {
　　 T[] nums; // array of Number or subclass
　　 // Pass the constructor a reference to
　　 // an array of type Number or subclass.
　　 StatsWildCard(T[] o) {
　　  nums = o;
　　 }
　　 // Return type double in all cases.
　　 double average() {
　　  double sum = 0.0;
　　  for (int i = 0; i < nums.length; i++)
　　   sum += nums[i].doubleValue();
　　  return sum / nums.length;
　　 }
　　 // Determine if two averages are the same.
　　 // Notice the use of the wildcard.
　　 boolean sameAvg(StatsWildCard<?> ob) {
　　  if (average() == ob.average())
　　   return true;
　　  return false;
　　 }
　　}
　　
　　public class GenericsExampleByWildcard {
　　
　　 /**
　　  * @param args
　　  */
　　 public static void main(String[] args) {
　　  // TODO Auto-generated method stub
　　  Integer inums[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
　　  StatsWildCard<Integer> iob = new StatsWildCard<Integer>(inums);
　　  double v = iob.average();
　　  System.out.println("iob average is " + v);
　　  Double dnums[] = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5 };
　　  StatsWildCard<Double> dob = new StatsWildCard<Double>(dnums);
　　  double w = dob.average();
　　  System.out.println("dob average is " + w);
　　  Float fnums[] = { 1.0F, 2.0F, 3.0F, 4.0F, 5.0F };
　　  StatsWildCard<Float> fob = new StatsWildCard<Float>(fnums);
　　  double x = fob.average();
　　  System.out.println("fob average is " + x);
　　  // See which arrays have same average.
　　  System.out.print("Averages of iob and dob ");
　　  if (iob.sameAvg(dob))
　　   System.out.println("are the same.");
　　  else
　　   System.out.println("differ.");
　　  System.out.print("Averages of iob and fob ");
　　  if (iob.sameAvg(fob))
　　   System.out.println("are the same.");
　　  else
　　   System.out.println("differ.");
　　
　　 }
　　
　　}

　　
　　5.使用边界通配符
　　//Example 15
　　

class TwoD { 
　　  int x, y; 
　　  TwoD(int a, int b) { 
　　    x = a; 
　　    y = b; 
　　  } 
　　} 
　　// Three-dimensional coordinates. 
　　class ThreeD extends TwoD { 
　　  int z; 
　　  ThreeD(int a, int b, int c) { 
　　    super(a, b); 
　　    z = c; 
　　  } 
　　} 
　　// Four-dimensional coordinates. 
　　class FourD extends ThreeD { 
　　  int t; 
　　  FourD(int a, int b, int c, int d) { 
　　    super(a, b, c); 
　　    t = d;  
　　  } 
　　} 
　　// This class holds an array of coordinate objects. 
　　class Coords<T extends TwoD> { 
　　  T[] coords; 
　　  Coords(T[] o) { coords = o; } 
　　} 
　　// Demonstrate a bounded wildcard. 
　　public class BoundedWildcard { 
　　  static void showXY(Coords<?> c) { 
　　    System.out.println("X Y Coordinates:"); 
　　    for(int i=0; i < c.coords.length; i++) 
　　      System.out.println(c.coords[i].x + " " + 
　　                         c.coords[i].y); 
　　    System.out.println(); 
　　  } 
　　  static void showXYZ(Coords<? extends ThreeD> c) { 
　　    System.out.println("X Y Z Coordinates:"); 
　　    for(int i=0; i < c.coords.length; i++) 
　　      System.out.println(c.coords[i].x + " " + 
　　                         c.coords[i].y + " " + 
　　                         c.coords[i].z); 
　　    System.out.println(); 
　　  } 
　　  static void showAll(Coords<? extends FourD> c) { 
　　    System.out.println("X Y Z T Coordinates:"); 
　　    for(int i=0; i < c.coords.length; i++) 
　　      System.out.println(c.coords[i].x + " " + 
　　                         c.coords[i].y + " " + 
　　                         c.coords[i].z + " " + 
　　                         c.coords[i].t); 
　　    System.out.println(); 
　　  } 
　　  public static void main(String args[]) { 
　　    TwoD td[] = { 
　　      new TwoD(0, 0), 
　　      new TwoD(7, 9), 
　　      new TwoD(18, 4), 
　　      new TwoD(-1, -23) 
　　    }; 
　　    Coords<TwoD> tdlocs = new Coords<TwoD>(td);     
　　    System.out.println("Contents of tdlocs."); 
　　    showXY(tdlocs); // OK, is a TwoD 
　　//  showXYZ(tdlocs); // Error, not a ThreeD 
　　//  showAll(tdlocs); // Erorr, not a FourD 
　　    // Now, create some FourD objects. 
　　    FourD fd[] = { 
　　      new FourD(1, 2, 3, 4), 
　　      new FourD(6, 8, 14, 8), 
　　      new FourD(22, 9, 4, 9), 
　　      new FourD(3, -2, -23, 17) 
　　    }; 
　　    Coords<FourD> fdlocs = new Coords<FourD>(fd);     
　　    System.out.println("Contents of fdlocs."); 
　　    // These are all OK. 
　　    showXY(fdlocs);  
　　    showXYZ(fdlocs); 
　　    showAll(fdlocs); 
　　  } 
　　} 

　　
　　
　　6.ArrayList的Generics
　　//Example 16
　　

public class ArrayListGenericDemo {
　　  public static void main(String[] args) {
　　    ArrayList<String> data = new ArrayList<String>();
　　    data.add("hello");
　　    data.add("goodbye");
　　
　　    // data.add(new Date()); This won't compile!
　　
　　    Iterator<String> it = data.iterator();
　　    while (it.hasNext()) {
　　      String s = it.next();
　　      System.out.println(s);
　　    }
　　  }
　　} 

　　
　　7.HashMap的Generics
　　//Example 17
　　

public class HashDemoGeneric {
　　  public static void main(String[] args) {
　　    HashMap<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>();
　　
　　    map.put(1, "Ian");
　　    map.put(42, "Scott");
　　    map.put(123, "Somebody else");
　　
　　    String name = map.get(42);
　　    System.out.println(name);
　　  }
　　} 

　　
　　8.接口的Generics
　　//Example 18
　　

interface MinMax<T extends Comparable<T>> { 
　　  T min(); 
　　  T max(); 
　　} 
　　// Now, implement MinMax 
　　class MyClass<T extends Comparable<T>> implements MinMax<T> { 
　　  T[] vals; 
　　  MyClass(T[] o) { vals = o; } 
　　  // Return the minimum value in vals. 
　　  public T min() { 
　　    T v = vals[0]; 
　　    for(int i=1; i < vals.length; i++) 
　　      if(vals[i].compareTo(v) < 0) v = vals[i]; 
　　    return v; 
　　  } 
　　  // Return the maximum value in vals. 
　　  public T max() { 
　　    T v = vals[0]; 
　　    for(int i=1; i < vals.length; i++) 
　　      if(vals[i].compareTo(v) > 0) v = vals[i]; 
　　    return v; 
　　  } 
　　} 
　　public class GenIFDemo { 
　　  public static void main(String args[]) { 
　　    Integer inums[] = {3, 6, 2, 8, 6 }; 
　　    Character chs[] = {'b', 'r', 'p', 'w' }; 
　　    MyClass<Integer> iob = new MyClass<Integer>(inums); 
　　    MyClass<Character> cob = new MyClass<Character>(chs); 
　　    System.out.println("Max value in inums: " + iob.max()); 
　　    System.out.println("Min value in inums: " + iob.min()); 
　　    System.out.println("Max value in chs: " + cob.max()); 
　　    System.out.println("Min value in chs: " + cob.min()); 
　　  } 
　　}

　　
　　9.Exception的Generics
　　//Example 20
　　

interface Executor<E extends Exception> {
　　    void execute() throws E;
　　}
　　
　　public class GenericExceptionTest {
　　    public static void main(String args[]) {
　　        try {
　　            Executor<IOException> e =
　　                new Executor<IOException>() {
　　                public void execute() throws IOException
　　                {
　　                    // code here that may throw an
　　                    // IOException or a subtype of
　　                    // IOException
　　                }
　　            };
　　
　　            e.execute();
　　        } catch(IOException ioe) {
　　            System.out.println("IOException: " + ioe);
　　            ioe.printStackTrace();
　　        }
　　    }
　　}