[Java菜鸟系列] 红警思维看"泛型"

2019-01-04 本文已影响1人 d61f25068828

J005-[Java菜鸟系列] 红警思维看"泛型"

菜鸟：如何理解 “ArrayList<E>” 中的 < E>？最近在学习 Java 编程，查看 Library 的时候，总是能看到以结尾的参数。请问这是什么啊？具体如何使用？

美军的困境：多功能战车陷阱

在越南战争中，美军需要同时应对苏军航空兵/越共游击队，也需要承担坦克维护任务。

五角大楼的第一套方案是，订购三种战车，分别用于防空/对地攻击/维修；第二套方案是订购一种多功能战车。

第一种方案简单，但容易浪费，而且不灵活；最后决定用第二种方案，它可以根据实际情况改变用途。

多功能步兵战车

但战场上却出现了坑队友事件：粗心的大兵把攻击战车用于坦克维护，导致坦克被击毁。

Error:坑队友

不能忍！美利坚再有钱也经不起这么折腾。

大兵们想出了一个办法，在多功能战车用于坦克维护前，让工程师进入战车。这样就不会操作失误了。

安全操作

Java的困境：Object类型陷阱

背景：ArrayList的实际需求

在Java中我们用ArrayList存储对象，因为它非常的方便。这就相当于美国大兵的战车。

为了满足的对象存储需求，有两种方案。

第一种：为每个对象设计一个不同的ArrayList类。第二：设计通用ArrayList类。

因为对象的种类多种多样，怎么可能每一个都设计一个相同的ArrayList呢?

所以，Java的设计者和美国大兵一样，选择了"通用方案"。

坑队友：通用方案的弊端

如何通用?最简单办法就是用Object来设计ArrayList。

Object是根类，可以容纳一切对象，所以"通用化"就实现了。

//示例-J005-1:最初的设计
public class ArrayList {

private Object[] elementData;
public Object get(int i) { . . . }
public void add(Object o) { . . . } 

}

但是，这种方法同样会造成"坑队友"。

假设我们要使用ArrayList装String对象(stringList)，当我们获取值的时候，其实获取的东西是Object，所以我们必须手动转为String。(强制转型)

String s = (String) stringList.get(0);

当你满怀信心的运行的时候，结果却会是这样的

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.StringBuffer cannot be cast to java.lang.String

???

为什么会出现这种情况呢?

因为，向stringList中添加元素的时候，使用的是public void add(Object o) { . . . }方法，实际上你可以往里面添加任何东西。

所以前面你不小心添加了一个StringBuffer，呃，就这么直接挂掉了。

遇到这种事情的心情，emmm.... 你再看看这张图就懂了。

Error:坑队友

内心崩溃

像美国大兵学习

这件事情上，我们需要向美国大兵学习，先回顾一下美国大兵是怎么做的。

大兵们在使用多功能战车的时候，要求专业人士先进入，以确保战车的安全。

这样答案就很明确了，在实例化ArrayList之前，我们先传入一个"特殊参数"，以确保安全就行了。

安全操作

我们该怎么样传入这个参数呢?

仔细想一想，虽然{}和()都被占了，好在还剩下一个框框<>没用，那么就用这个了。

这个参数就被称为"类型参数"。

在设计泛型类的时候，我们用T来指代还未被确定的类型。

当然你也可以用其他的字母，这只是一个习惯。

<T>代表Type，代指一切类型。其实在ArrayList等集合类中一般会使用<E>，也就是Element的意思。

//示例-J005-2:改进后的设计
public class ArrayList<T> {
private T[] elementData;
public T get(int i) { . . . }
public void add(T o) { . . . } 
}

只要我们在实例化之前，先指定其类型，就可以避免"坑队友"事件的发生了。

image

为什么new ArrayList<>中的泛型参数可以被省略呢?

构造对象之后，对象被传递给ArrayList<String>类型的变量，那么构造器的泛型参数自然也就是String。

在Java SE 7 之后，如果泛型参数可被推断，那么就可省略。

总结：泛型在效率和安全之间找到了平衡

泛型诞生的背景还是懒。诸如ArrayList这样的类，并不需要为每个对象都设计一个，完全是可以通用的。
通用设计产生了安全性问题。一开始人们用Object类型建立ArrayList类，但是这种方法很容易"坑队友"，造成ClassCastException。使用起来非常不安全。
在安全和效率之间找到了平衡。为了在通用的基础上保证安全性，增加了一个新的参数，叫做"类型参数"。

可以说，"泛型"的本质就是新增了一个叫做"类型参数"<>的东西。

顺便提一句"兼容性"

泛型是Java1.5才加入的，不可避免的有"兼容性"问题。

为了向后兼容，"泛型"只存在于"编译器"，不存在于"虚拟机"。

所以，只要程序运行起来，就没有"泛型"这个概念了，这被称为"类型擦除"。

也有人把这称为"Java的伪泛型"，我们就不用管了，一个名字而已，不用争来争去的。

"类型擦除"后，泛型类露出其本来面目了，这个本来面目就叫做"原始类型"。

如果你什么都没动的话，比如你设计的类是<T>泛型类型，那么本来面目就是Object，但是你也可以限定一下，比如<T extends Comparable>，那么本来面目就是Comparable。

其实，了解了"泛型"产生的历史背景和其本质，这些细节都好理解。

End

鲁迅镇楼

鲁迅

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