[Java] 浅谈泛型的意义与不足

た入场券 2022-07-28 09:08 141阅读 0赞

## **示意 - 泛型代码** ##

// 类的泛型
    class Two<A,B> {
        public A first;
        public B second;
        public Two(A a, B b) {
            first = a;
            second = b;
        }
    }
    class Test {
        // 方法的泛型 
        static <T> T get(T x) { return x; }
    }

## **泛型是什么** ##

上面代码中，Two这个类使用了泛型（在类名的后面指定了`<A,B>`），则在实例一个Two对象时可代入两个类型A和B。一般我们可以称Two为一个容器。使用如下：

Two<String, Integer> a = new Two<>("Test", 2);
    a.first = "modify";
    System.out.print(a.first);

泛型方法的声明，见Test类中的get方法，会根据代入的类型确定T：

System.out.println(Test.get(3)+Test.get("test..."));

### 有什么用 ###

就可以方便的代入指定类型，达到模板复用的效果。  
上方对Two类的使用中，虽然在类里first域是一个A类型，无意义。但在我调用a.first时，已经被IDE与编译器视为String类型了。  
效果：只要你指明了类型，编译器会帮你处理好一切。  
另外：  
泛型类与泛型方法完全可以分开考虑，泛型类可以没有泛型方法，泛型方法可以不在泛型类中（可参考考虑Test类）

## 擦除与边界 ##

如前面所见的Two类型，first与second貌似已经在新建中变成了String与Integer类型，在取出与存入时都可以将其视为对应类型。但实际上不是这样的。  
first与second在Two类中，是没有其它属性的，它们只是一个Object。  
那为什么在读写时我们可以使用对应的类型呢？  
以下需要提两个概念：  
**擦除**：可以在类Two中尝试打入`a.`会发现没有什么功能。因为编译器在类的内部处理中，将first与second的**属性擦除**了，只把它们视为Object。  
**边界**：编译器唯一对泛型处理的地方是，当我们写入如`a.second = 3`时，编译器将3转为一个`Object`并赋给了`a.second`；当我们读取此域如`System.out.println(a.second)`时，编译器将`a.second`读出后转为了Integer类型。即是说，**一切泛型的作用，都只发生在它读取的时候**。

## **如何保持它在类中功能** ##

这涉及到extends方法，见如下代码，B是A的实现类或派生类：

interface A {  int get(); }
    class B implements A { 
        public int get() { return 1; }
    }
    class Test1<T extends A> { 
        T x;
        Test1(T x) { this.x = x; }
        void test() { System.out.println(x.get()); }
    }
    
    public class Demo { 
        @Test
        public void test() {
            Test1<B> t = new Test1<>(new B());
            t.test();
        }
    }

使用此类写法时，内部直接将x看作A类型了。那么这样有何意义呢？  
我认为唯一的意义还是在于**边界**处，即读写时，会将此成员转为B类型。

## **泛型的不足** ##

以下不足可以在面试中吹吹牛皮用：

### 擦除的问题 ###

由于擦除，Java不能获取泛型的具体信息。这就导致以下后果：  
泛型在C++中对应的功能是模板类，在模板中可以使用T x的方法，比如x.f()，然后在实例此模板时编译器自动判断T为是否带有f()方法。而Java将T的一切都擦除了，导致T实际上几乎没有功能。虽然可以使用来补充擦除的边界，但这样还不如直接把T当成基类HasF来使用（即将类中的T去掉，将所有用到T的类型换成HasF），也能达到一样的效果。因此在平时直接使用T这样的泛型时，必须提醒自己，这是一个Object，泛型的效果仅在发生在代入与传出值时。

### 不能使用一些类型 ###

`Test<T>`中的T不能代入int\\float等Java默认基本类型（虽然已有对应的Integer等类了）  
`Test<T>`中的T不能是Throwable的派生类，即是代入的T不能是会抛出异常的类。

### 不能同时拥有一个泛型接口的多种实现 ###

class C<T> { }
    class A implements C<Integer> { }
    // error
    class B extends A implements C<String> { }

这样编译是无法通过的，B继承A时已经拥有了`C<Integer>`就无法使用的。这种限定的好坏见仁见智吧。

### 不能重载 ###

如上述`Two<A,B>`中如果实现一个函数void f(A x)就不能再写void f(B x)了，这不符合Java重载的机制。原因其实很好理解，因为A与B在类的内部统一被当作Object了。