什么是范型

简言之,范型是Java支持在编译期进行类型检查的机制。

这里面包含2层含义:其一,可以使用范型进行类型检查;其二,在编译期进行类型检查。

那么,什么叫做在编译期进行类型检查?可以在运行时进行类型检查吗?带着这些疑问,我们一步步深入范型。

范型有什么用途

1. 使用Java集合类时明确指定元素类型



在使用Java提供的集合类时,必须指定具体的类型。举个例子:

// 创建只能存放String类型对象的列表,当存放其他类型的对象时将会编译报错
List<String> strList = new ArrayList<String>();
strList.add("test");
strList.add(1);

当添加非String类型的对象到strList时,编译将报错:

> javac -encoding UTF-8 GenericTest.java
GenericTest.java:27: 错误: 对于add(int), 找不到合适的方法
strList.add(1);
^
方法 Collection.add(String)不适用
(参数不匹配; int无法转换为String)
方法 List.add(String)不适用
(参数不匹配; int无法转换为String)
注: 某些消息已经过简化; 请使用 -Xdiags:verbose 重新编译以获得完整输出
1 个错误

也就是说,通过泛型可以在我们使用Java集合类时,在编译期就避免将不正确的类型添加到集合对象中,而且从语法上就可以很方便地看出集合对象中存放的对象类型,算是一个语法糖。

2. 定义泛型类

首先,我们来看看如果不使用泛型,我们如何解决问题。

假设我们需要定义一个Box类,用于存放对象,通常我们会定义为如下形式(大多数时候我们创建的对象类就是这样):

class Box {
private String obj = null; public String getObj() {
return obj;
} public void setObj(String obj) {
this.obj = obj;
}
}

很显然,如果我们实例化一个Box对象,那么这个“盒子”里面只能存放字符串类型的对象。如果强行让它存放其他类型的对象,将会在编译时报错:

Box box = new Box();
//box.setObj("string");
box.setObj(1);
javac -encoding UTF-8 GenericTest.java
GenericTest.java:32: 错误: 不兼容的类型: int无法转换为String
box.setObj(1);
^
注: 某些消息已经过简化; 请使用 -Xdiags:verbose 重新编译以获得完整输出
1 个错误

我们辛辛苦苦(需要编码的哈__)创建了一个“盒子”类,原本是希望可以存放各种各样的对象,结果却只能存放字符串!这是非常不经济的。

如果我们需要存放Integer类型的对象,则需要创建一个新“盒子”类。

当然了,最简单的改造就是让Box类直接存放的对象类型为Object,就可以在Java世界存放所有类型的对象了。

static class Box {
private Object obj = null; public Object getObj() {
return obj;
} public void setObj(Object obj) {
this.obj = obj;
}
}

OK,这时候我们可以任意往“盒子”对象中放任何类型的对象了,既不会在编译时报错,也不会在运行时报错。

Box box = new Box();
//box.setObj("string");
box.setObj(1);

看起来我们已经很完美地解决了问题,但是!当我们从“盒子”里取出对象时,如何知道它是什么类型呢?

当然,我们也是有办法的,因为在Java中可以通过instanceof判断对象类型,而且还可以进行对对象进行强制类型转换。

Box box = new Box();
//box.setObj("string");
box.setObj(1);
Object obj = box.getObj();
if(obj instanceof String) {
System.out.println("object type is String");
String strObj = (String)obj;
System.out.println(strObj);
}else if(obj instanceof Integer) {
System.out.println("object type is Integer");
Integer intObj = (Integer)obj;
System.out.println(intObj);
}

但是,如果采用这样的方式编写代码,会不会太繁琐啦?而且代码的复用性很差。

OK,到这里我们可以看到,不使用泛型,或者Java不支持泛型,我们依然可以干活,但是干活的方式太笨啦!从某种角度讲可能是非常糟糕的方式。

那么,如果使用泛型,会带来什么样的便利呢?

如下所示,将Box声明为泛型类:

static class Box<T> {
private T obj = null; public T getObj() {
return obj;
} public void setObj(T obj) {
this.obj = obj;
}
}
Box<String> strBox = new Box<String>();
strBox.setObj("string");
String strObj = strBox.getObj();
System.out.println(strObj); Box<Integer> intBox = new Box<Integer>();
intBox.setObj(1);
Integer intObj = intBox.getObj();
System.out.println(intObj++);

如上所示,当我们把Box声明为泛型类之后,在需要存放指定类型的对象时,只需要在实例化Box对象时明确指定对象类型即可。

另外,当从Box中取出对象后也可以很明确地知道对象类型,不需要对对象进行强制类型转换,最重要的是这使得代码复用非常方便。

3. 定义泛型方法

泛型方法的定义比较特别,需要在方法的返回值类型之前添加泛型标志。

public static <T> void printObj(T obj) {
System.out.println(obj);
}

需要特别注意:在泛型类中定义的方法不一定就是泛型方法!如上Box类中的set/get方法并不是泛型方法。

泛型方法的作用似乎没有泛型类那么大,但是在某些特定的场合使用泛型方法会带来一定的便利。

4. 定义泛型接口

interface Operator<T> {
void printObj(Object obj);
}

使用泛型注意事项

范型仅仅是一种在Java代码进行编译时的静态类型检查机制,是编译时检查。无法在运行时进行类型检查,实际上在运行时已经把类型擦除了。

那为什么对象类型会被擦除?以及存在类型擦除将会带来什么影响?因为存在类型擦除我们在编码时应该注意些什么问题?

详见:https://www.ziwenxie.site/2017/03/01/java-generic/。

【参考】

https://segmentfault.com/a/1190000002646193 Java泛型:泛型类、泛型接口和泛型方法

http://www.jianshu.com/p/b99a40c1f760 浅谈Java泛型

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