1 泛型 (Generic)
1.1 说明
增强了 java 的类型安全,可以在编译期间对容器内的对象进行类型检查,在运行期不必进行类型的转换。而在 j2se5 之前必须在运行期动态进行容器内对象的检查及转换
减少含糊的容器,可以定义什么类型的数据放入容器
ArrayList<Integer> listOfIntegers; // <TYPE_NAME> is new to the syntax
Integer integerObject;
listOfIntegers = new ArrayList<Integer>(); // <TYPE_NAME> is new to the syntax
listOfIntegers.add(new Integer(10)); // 只能是 Integer 类型
integerObject = listOfIntegers.get(0); // 取出对象不需要转换
1.2 用法
声明及实例化泛型类:
HashMap<String,Float> hm = new HashMap<String,Float>();
// 不能使用原始类型
GenList<int> nList = new GenList<int>(); // 编译错误
J2SE 5.0 目前不支持原始类型作为类型参数 (type parameter)
定义泛型接口:
public interface GenInterface<T> {
void func(T t);
}
定义泛型类:
public class ArrayList<ItemType> { ... }
public class GenMap<T, V> { ... }
例 1 :
public class MyList<Element> extends LinkedList<Element> {
public void swap(int i, int j) {
Element temp = this.get(i);
this.set(i, this.get(j));
this.set(j, temp);
}
public static void main(String[] args) {
MyList<String> list = new MyList<String>();
list.add("hi");
list.add("andy");
System.out.println(list.get(0) + " " + list.get(1));
list.swap(0,1);
System.out.println(list.get(0) + " " + list.get(1));
}
}
例 2 :
public class GenList <T>{
private T[] elements;
private int size = 0;
private int length = 0;
public GenList(int size) {
elements = (T[])new Object[size];
this.size = size;
}
public T get(int i) {
if (i < length) {
return elements[i];
}
return null;
}
public void add(T e) {
if (length < size - 1)
elements[length++] = e;
}
}
泛型方法:
public class TestGenerics{
public <T> String getString(T obj) { // 实现了一个泛型方法
return obj.toString();
}
public static void main(String [] args){
TestGenerics t = new TestGenerics();
String s = "Hello";
Integer i = 100;
System.out.println(t.getString(s));
System.out.println(t.getString(i));
}
}
1.3 受限泛型
受限泛型是指类型参数的取值范围是受到限制的 . extends 关键字不仅仅可以用来声明类的继承关系 , 也可以用来声明类型参数 (type parameter) 的受限关系 . 例如 , 我们只需要一个存放数字的列表 , 包括整数 (Long, Integer, Short), 实数 (Double, Float), 不能用来存放其他类型 , 例如字符串 (String), 也就是说 , 要把类型参数 T 的取值泛型限制在 Number 极其子类中 . 在这种情况下 , 我们就可以使用 extends 关键字把类型参数 (type parameter) 限制为数字
示例
public class Limited<T extends Number> {
public static void main(String[] args) {
Limited<Integer> number; // 正确
Limited<String> str; // 编译错误
}
}
1.4 泛型与异常
类型参数在 catch 块中不允许出现,但是能用在方法的 throws 之后。例:
import java.io.*;
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();
}
}
}
1.5 泛型的通配符 "?"
"?" 可以用来代替任何类型 , 例如使用通配符来实现 print 方法。
public static void print(GenList<?> list) {})
1.6 泛型的一些局限型
不能实例化泛型
T t = new T(); //error 不能实例化泛型类型的数组
T[] ts= new T[10]; // 编译错误
不能实例化泛型参数数
Pair<String>[] table = new Pair<String>(10); // ERROR
类的静态变量不能声明为类型参数类型
public class GenClass<T> {
private static T t; // 编译错误
}
泛型类不能继承自 Throwable 以及其子类
public GenExpection<T> extends Exception{} // 编译错误
不能用于基础类型int等
Pair<double> //error
Pair<Double> //right
2 增强循环 (Enhanced for Loop)
旧的循环
LinkedList list = new LinkedList();
list.add("Hi");
list.add("everyone!");
list.add("Was");
list.add("the");
list.add("pizza");
list.add("good?");
for (int i = 0; i < list.size(); i++)
System.out.println((String) list.get(i));
// 或者用以下循环
//for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext(); ) {
//Integer stringObject = (String)iter.next();
// ... more statements to use stringObject...
//}
新的循环
LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
list.add("Hi");
list.add("everyone!");
list.add("Was");
list.add("the");
list.add("pizza");
list.add("good?");
for (String s : list)
System.out.println(s);
很清晰、方便,一看便知其用法
3 可变参数 (Variable Arguments)
实现了更灵活的方法参数传入方式, System.out.printf 是个很好的例子
用法: void test(Object … args)
一个很容易理解的例子
public static int add(int ... args){
int total = 0;
for (int i = 0; i < args.length; i++)
total += args[i];
return total;
}
public static void main(String[] args){
int a;
a = Varargs.add(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
System.out.println(a);
}
4 自动实现装箱和解箱操作 (Boxing/Unboxing Conversions)
说明:实现了基本类型与外覆类之间的隐式转换。基本类型至外覆类的转换称为装箱,外覆类至基本类型的转换为解箱。这些类包括
Primitive Type Reference Type
boolean Boolean
byte Byte
char Character
short Short
int Integer
long Long
float Float
double Double
例如,旧的实现方式
Integer intObject;
int intPrimitive;
ArrayList arrayList = new ArrayList();
intPrimitive = 11;
intObject = new Integer(intPrimitive);
arrayList.put(intObject); // 不能放入 int 类型,只能使 Integer
新的实现方式
int intPrimitive;
ArrayList arrayList = new ArrayList();
intPrimitive = 11;
// 在这里 intPrimitive 被自动的转换为 Integer 类型
arrayList.put(intPrimitive);
5 静态导入 (Static Imports)
很简单的东西,看一个例子:
没有静态导入
Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2));
有了静态导入
import static java.lang.Math.*;
sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2));
其中import static java.lang.Math.*;就是静态导入的语法,它的意思是导入Math类中的所有static方法和属性。这样我们在使用这些方法和属性时就不必写类名。 需要注意的是默认包无法用静态导入,另外如果导入的类中有重复的方法和属性则需要写出类名,否则编译时无法通过。
6 枚举类(Enumeration Classes)
用法:public enum Name {types, ….}
简单的例子:
public enum Colors {Red, Yellow, Blue, Orange, Green, Purple, Brown, Black}
public static void main(String[] args){
Colors myColor = Colors.Red;
System.out.println(myColor);
} 又一个简单例子:
import java.util.*;
enum OperatingSystems {windows, unix, linux, macintosh}
public class EnumExample1 {
public static void main(String args[]) {
OperatingSystems os;
os = OperatingSystems.windows;
switch(os) {
case windows:
System.out.println(“You chose Windows!”);
break;
case unix:
System.out.println(“You chose Unix!”);
break;
case linux:
System.out.println(“You chose Linux!”);
break;
case macintosh:
System.out.println(“You chose Macintosh!”);
break;
default:
System.out.println(“I don’t know your OS.”);
break;
}
}
}
应运enum简写的例子:
import java.util.*;
public class EnumTest {
public static void main(String[] args) {
Scanner in = new Scanner(System.in);
System.out.print("Enter a size: (SMALL, MEDIUM, LARGE, EXTRA_LARGE) "); String input = in.next().toUpperCase();
Size size = Enum.valueOf(Size.class, input);
System.out.println("size=" + size);
System.out.println("abbreviation=" + size.getAbbreviation());
if (size == Size.EXTRA_LARGE)
System.out.println("Good job--you paid attention to the _."); }
}
enum Size
{
SMALL("S"), MEDIUM("M"), LARGE("L"), EXTRA_LARGE("XL");
private Size(String abbreviation) { this.abbreviation = abbreviation; }
public String getAbbreviation() { return abbreviation; }
private String abbreviation;
}
enum 类中拥有方法的一个例子:
enum ProgramFlags {
showErrors(0x01),
includeFileOutput(0x02),
useAlternateProcessor(0x04);
private int bit;
ProgramFlags(int bitNumber){
bit = bitNumber;
}
public int getBitNumber() {
return(bit);
}
}
public class EnumBitmapExample {
public static void main(String args[]) {
ProgramFlags flag = ProgramFlags.showErrors; System.out.println(“Flag selected is: “ + flag.ordinal() +
“ which is “ + flag.name()); }
}
7 元数据(Meta data)
http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-annotate1/
http://www-900.ibm.com/developerworks/cn/java/j-annotate2.shtml
8 Building Strings(StringBuilder 类)
在JDK5.0中引入了StringBuilder类,该类的方法不是同步(synchronized)的,这使得它比StringBuffer更加轻量级和有效。
9 控制台输入(Console Input)
在JDK5.0之前我们只能通过JOptionPane.showInputDialog进行输入,但在5.0中我们可以通过类Scanner在控制台进行输入操作
例如在1.4中的输入
String input = JOptionPane.showInputDialog(prompt);
int n = Integer.parseInt(input);
double x = Double.parseDouble(input);
s = input;
在5.0中我们可以
Scanner in = new Scanner(System.in);
System.out.print(prompt);
int n = in.nextInt();
double x = in.nextDouble();
String s = in.nextLine();
10 Covariant Return Types( 不晓得怎么翻译)JDK5 之前我们覆盖一个方法时我们无法改变被方法的返回类型,但在JDK5中我们可以改变它
例如1.4中我们只能 public Object clone() { ... }
Employee cloned = (Employee) e.clone();
但是在5.0中我们可以改变返回类型为Employee
public Employee clone() { ... }
...
Employee cloned = e.clone();
紅色斜體字在程式碼實作時須自行替換。橘色 [] 表示非必要可省略。
請注意,如果你直接拷貝程式碼準備跑跑看,你必須將全型空白(排版用)轉為半形空白。請使用 IDE 工具提供的替代功能。
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泛型(Generics)
1. Generics 可提供 compile-time type 檢查。
2. 泛型的使用:
◇ 類別 (註:介面泛型類似類別泛型,此處不作介紹)
•定義泛型
A> [class-modifiers] class GenericsName<T1 [, T2, T3, ...]> { ...... }
泛型由泛型名稱(generic type name)、角括號 "<>"、包含在角括號內的型態參數(type parameter)組成。
在角括號 "<>" 內的型態參數( Tx ) 須為某種參考型態。
[範例]
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|
class MyHashTable<Key, Value> {
......
Value put(Key k, Value v) {...}
Value get(Key k) {...}
}
class Demo {
public static void main(String[] args) {
MyHashTable<Integer, String> h = new MyHashTable<Integer, String>( );
h.put(new Integer(0), "value");
......
}
}
|
B> 泛型類別(/介面)可被繼承(/實作),子類別(實作介面)無論是否宣告父類別(介面)的型態參數皆會繼承型態參數,並且可以宣告新的型態參數。
子類別若沒有宣告父類別(/介面)的全部型態參數,則繼承的型態參數會自動變為 Object 型別。 (註:參考偶像良葛格的筆記) (以上這段請見下面 Duncan版主的更正)
[範例]
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|
class MyGenericsSuper<T1, T2> {
......
}
class MyGenericsSub<T1, T2, T3> extends MyGenericsSuper<T1, T2> {
......
}
|
[範例]
1 2
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interface MyGenericsI<T1, T2> { }
class MyGenericC<T1, T2> implements MyGenericsI<T1, T2> { }
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•宣告/建立泛型物件(Instantiating a Generic Type)
A> 宣告泛型物件
1> concrete parameterized type
須使用泛型名稱(generic type name),後面加上角括號"<>",角括號"<>" 內須以 class 或 interface 名稱取代泛型宣告的型態參數(type parameter)來指定泛型真正的使用型態。
[範例] concrete parameterized type
1 2 3 4 5
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Vector<String>
Seq<Seq<A>>
Seq<String>.Zipper<Integer>
Collection<Integer>
Pair<String, String>
|
[範例]
1
|
LinkedList<LinkedList<String>> texts
|
2> wildcard type & bounded wildcard
a> wildcard type (通配型)
角括號內若使用問號 "?" 而不是 class 或 interface 名稱,表示宣告泛型型別為通用型別,可使用任何的參考型態。
"?" 表示未知型態(unknown type)。
b> bounded wildcard (有限制的通配型)
wildcard type 可限制型別的範圍(bounds)。
使用 extends 關鍵字可指定欲使用的型態必須是某個型別(介面或類別)或其衍生型別。
使用 super 關鍵字指定使用某個型別(介面或類別)及其父型別。
使用 "&" 符號可作多重限制(Multiple bounds)。
[範例]
1
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MyGenericsClass<? super Integer> obj;
|
[範例] can create a variable of type Matrix<Integer> or Matrix<Float>,
1
|
public class Matrix<V extends Number> { ...... }
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[範例]
1
|
class C<T extends Comparable<? super T> & Serializable>
|
[範例]
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|
interface ConvertibleTo<A> {
A convert();
}
class ReprChange<A implements ConvertibleTo<B>, B implements ConvertibleTo<A>> {
A a;
void set(B x) { a = x.convert(); }
B get() { return a.convert(); }
}
|
3> raw type
宣告泛型物件只使用泛型名稱(generic type name),則預設會使用 Object 型別,使用此類物件須自行轉換型態,且編譯器會發出 warning 訊息。
[註] 原生類型:raw type,指未使用泛型,如 Collection、ArrayList 等 Java 5 之前的舊形式,或指僅使用泛型名稱(generic type without type arguments)。
Java Language Specification 第 3 版指出以後的版本可能會禁止使用 raw type。
[範例]
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|
class MyGenerics<T> {
T value;
void setter(T value) {
this.value = value;
}
T getter( ) {
return value;
}
}
class MyGenericsDemo {
public static void main(String[] args) {
MyGenerics<Integer> myObj1 = new MyGenerics<Integer>( );
myObj1.setter(new Integer(10));
System.out.println(myObj1.getter( )) ;
MyGenerics myObj2 = new MyGenerics( );
myObj2.setter((Object)new Integer(10));
Integer i = (Integer) myObj2.getter( );
System.out.println(myObj2.getClass( ) == myObj1.getClass( ));
}
}
|
B> 建立泛型物件須使用 new 關鍵字,並指定型態參數的值(values of the type parameters)。此種指定值的型態參數稱為 parameterized type。
[範例]
1
|
MyGenericClass<? extends java.lang.Number> obj = new MyGenericClass<Integer>( );
|
[範例]
1 2 3 4
|
LinkedList<String> myStrings;
myStrings = new LinkedList<String>( );
或
LinkedList<String> myStrings = new LinkedList<String>( );
|
◇ methods 使用泛型
[MethodModifiers] [TypeParameters] ResultType MethodName(...) [throws ....] ;|{ ... }
不論 class(interface) 是否宣告泛型,methods 皆可使用泛型。
[範例]
1 2 3 4 5 6 7 8
|
public <T> T ifThenElse(boolean b, T first, T second) {
return b ? first : second;
}
......
String s = ifThenElse(true, "a", "b");
Integer i = ifThenElse(false, new Integer(1), new Integer(2));
|
[範例]
1 2 3
|
public static <T, S extends T> void copy (List <T> dest, List <S> src) { ...... } ;
或
public static <T> void copy (List <T> dest, List <? extends T> src) { ...... } ;
|
[範例]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
|
public class M {
public static <T extends Comparable> T minimum(T a, T b) {
if(a.compareTo( b) <= 0) return a;
else return b;
}
public static void main(String[] args) {
Integer b1 = new Integer(2);
Integer b2 = new Integer(5);
Integer min = minimum(b1, b2);
System.out.println("Minimum of (2,5) : " + min);
}
}
|
[範例]
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public <T extends Animal> void printAnimals(Collection <T> animals) {
for (Animal nextAnimal: animals) {
System.out.println(nextAnimal);
}
}
---------------------------------------------------------------------------------------------
Version 1 的 method 內並未用到 T ,可改成 "wildcard" 型式
public void printAnimals(Collection <? extends Animal> animals) {
for (Animal nextAnimal: animals) {
System.out.println(nextAnimal);
}
}
---------------------------------------------------------------------------------------------
method 內使用 Type Parameter
public <T extends Animal> void printAnimals(Collection<T> animals) {
for (T nextAnimal: animals) {
System.out.println(nextAnimal);
}
}
---------------------------------------------------------------------------------------------
以 ? 取代 T 會造成錯誤
public void printAnimals(Collection<? extends Animal> animals) {
for (? nextAnimal: animals) {
System.out.println(nextAnimal);
}
}
|
3. 泛型使用的注意事項
A> static members 內不能使用 type parameters
[範例]
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|
class C<T> {
static void m( ) {
T t;
}
static class D {
C<T> t;
}
}
|
B> primitive types 不能使用在泛型
C> "Naked" type parameters (指不包括角括號的型態參數,如 C<T>,指的是 T ) 不能做的事:
不能用在鑄型(casts)、instanceof、或 new 運算上。
不能使用在定義 class 時的 implements 或 extends 子句內
不能用來建立物件,也不能用作父類型 (class Foo<T> extends T),不能用於類別實字(class literal)。
[範例]
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import java.util.Hashtable;
interface Registry {
public void register(Object o);
}
class C<T> implements Registry {
int counter = 0;
Hashtable<Integer, T> values;
public C( ) {
values = new Hashtable<Integer, T>( );
}
public void register(Object obj) {
values.put(new Integer(counter), (T)obj);
counter++;
}
}
|
[範例]
1 2 3
|
Collection<String> cs = new ArrayList<String>;
if ( cs instanceof Collection<String> ) { .... }
<T> T badCast(T t, Object o) { return (T)o };
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D> 異常型態(exception type)、列舉(enumeration)或匿名內部類(anonymous inner class)不能使用型態參數(type paramemter)。
type variables 雖不允許使用在 catch 子句內,但可用在 methods 利用 throws 所丟出的例外清單中。
如果 generic class 為 Throwable 的 subclass(直間或間接),會產生 compile-time error。因為 throw/catch mechanism 只能作用在 non-generic classes 上。
[範例]
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import java.io.*;
interface MyExecutor<E extends Exception> {
void execute() throws E;
}
public class GenericExceptionTest {
public static void main(String args[]) {
try {
MyExecutor<IOException> e = new MyExecutor<IOException>() {
public void execute() throws IOException {
}
};
e.execute();
} catch(IOException ioe) {
System.out.println("IOException: " + ioe);
ioe.printStackTrace();
}
}
}
|
E> 泛型不是 covariant
如果 MySub 是 MySuper 的子類型,當 MyG 作泛型類別宣告時,MyG<MySub>不是 G<MySuper>的子型態(subtype)。
例 List<Object> 不是 List<String> 的父型態。
[範例]
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|
Integer[] intArray = new Integer[10];
Number[] numberArray = intArray;
List<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();
List<Number> numberList = intList;
numberList.add(new Float(3.1415));
|
F> 通配泛型(type wildcards) 雖可檢索元素(retrieve elements)與移除元素,但不能增加元素。
[範例]
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List<Integer> li = new ArrayList<Integer>( );
li.add(new Integer(42));
List<?> lu = li;
System.out.println(lu.get(0));
lu.clear( );
|
G> 泛型在進行編譯時會進行 erasure 的過程,會刪除所有的泛型資訊。
[範例] 以下的範例會產生錯誤:duplicate class
1 2 3 4 5 6 7
|
class ShoppingCart<T extends DVD>{
……
}
class ShoppingCart<T extends VideoTape>{
……
}
|
[範例] 以下的範例會產生錯誤:name crash, have the same erasure
1 2 3 4 5 6 7 8
|
class TwoForOneSpecial<T extends Rentable, W extends Rentable> {
public void add(T newRentable) {
……
}
public void add(W newRentable) {
……
}
}
|
[範例]
1 2 3 4 5 6 7
|
public class GenericClass<E> {
……
public Class<E> getElementType() {
return E.class;
}
……
}
|
[範例]
1 2 3
|
Vector<String> x = new Vector<String>();
Vector<Integer> y = new Vector<Integer>();
return x.getClass() == y.getClass();
|
[範例]
1 2 3
|
LinkedList<Float> floatList = new LinkedList<Float>( );
List<Float> moreFloats = floatList;
LinkedList<Number> numberList = floatList;
|
[範例] parameterized type 可 cast 為 raw type
1 2 3 4
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List<Integer> ints = new LinkedList<Integer>( );
List oldList = ints;
oldList.add("Hello");
Integer i = ints.get(0);
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[範例] Breaking type safety with reflection
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import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class BadIdea {
private static List<Integer> ints = new ArrayList<Integer>( );
public static void fillList(List<Integer> list) {
for (Integer i : list) {
ints.add( i );
}
}
public static void printList( ) {
for (Integer i : ints) {
System.out.println( i );
}
}
public static void main(String[] args) {
List<Integer> myInts = new ArrayList<Integer>( );
myInts.add(1);
myInts.add(2);
myInts.add(3);
System.out.println("Filling list and printing in normal way...");
fillList(myInts);
printList( );
try {
List list = (List)BadIdea.class.getDeclaredField("ints").get(null);
list.add("Illegal Value!");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace( );
}
System.out.println("Printing with illegal values in list...");
printList( );
}
}
|
H> 陣列無法使用泛型,除非是一個通配符類型(unbounded wildcard)。
可以宣告型態變數(concrete parameterized type)的陣列,但是不能使用 new 建立陣列。如 new T[100],因為型態變數會被 erasure。因此你只能指派此種陣列為 null。
或是使用反射機制和類別實字(ClassName.class)解決。
[範例]
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List<String> [] lsa = new List<String>[10];
= new List<?>[10];
Object o = isa;
Object[] oa = (Object[])o;
oa[1] = new ArrayList<Integer>( );
String s = lsa[1].get( );
|
***********************************************
看完上面的文章之後,想測驗自己對 Generics 的了解,可以試試看下面的小測驗
http://www.grayman.de/quiz/java-generics-en.quiz
如果你有任何疑問,你幾乎可以在下列這個網站找到你要的解答
http://www.langer.camelot.de/GenericsFAQ/JavaGenericsFAQ.html#Fundamentals%20of%20Java%20Generics
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參考
Generics FAQs
了解泛型
Generic Types, Part 1
Erasure and Accidental Compile-Time Conflicts
Not wild enough
Wildcards in the Generics Specification
http://www.devx.com/Java/Article/16024
http://java.sun.com/j2se/1.5/pdf/generics-tutorial.pdf --Sun 的教學
http://www.davidflanagan.com/blog/000027.html --Generics Glossary
無痛苦 generics
http://www-106.ibm.com/developerworks/java/library/j-djc02113.html
http://www-106.ibm.com/developerworks/java/library/j-djc03113.html
http://www-106.ibm.com/developerworks/java/library/j-djc04093.html
http://www-106.ibm.com/developerworks/java/library/j-djc05133.html
posted on 2007-02-02 20:29
☜♥☞MengChuChen 阅读(1117)
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