泛型的主要好处就是让编译器保留参数的类型信息,执行类型检查,执行类型转换(casting)操作,编译器保证了这些类型转换(casting)的绝对无误。
/******* 不使用泛型类型 *******/
List list1 = new ArrayList();
list1.add(8080); //编译器不检查值
String str1 = (String)list1.get(0); //需手动强制转换,如转换类型与原数据类型不一致将抛出ClassCastException异常
/******* 使用泛型类型 *******/
List<String> list2 = new ArrayList<String>();
list2.add("value"); //[类型安全的写入数据] 编译器检查该值,该值必须是String类型才能通过编译
String str2 = list2.get(0); //[类型安全的读取数据] 不需要手动转换
泛型的类型擦除:
Java 中的泛型只存在于编译期,在将 Java 源文件编译完成 Java 字节代码中是不包含泛型中的类型信息的。使用泛型的时候加上的类型参数,会被编译器在编译的时候去掉。
这个过程就称为类型擦除(type erasure)。
List<String> list1 = new ArrayList<String>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
System.out.println(list1.getClass() == list2.getClass()); // 输出结果: true
System.out.println(list1.getClass().getName()); // 输出结果: java.util.ArrayList
System.out.println(list2.getClass().getName()); // 输出结果: java.util.ArrayList
在以上代码中定义的 List<String> 和 List<Integer> 等类型,在编译之后都会变成 List,而由泛型附加的类型信息对 JVM 来说是不可见的,所以第一条打印语句输出 true,
第二、第三条打印语句都输出 java.util.ArrayList,这都说明 List<String> 和 List<Integer> 的对象使用的都是同一份字节码,运行期间并不存在泛型。
来看一个简单的例子:
package test;
import java.util.List;
/**
* -----------------------------------------
* @描述 类型擦除
* @作者 fancy
* @邮箱 fancydeepin@yeah.net
* @日期 2012-8-25 <p>
* -----------------------------------------
*/
public class GenericsApp {
public void method(List<String> list){
}
/*
* 编译出错,这两个方法不属于重载,由于类型的擦除,使得这两个方法的参数列表的参数均为List类型,
* 这就相当于同一个方法被声明了两次,编译自然无法通过了
*
public void method(List<Integer> list){
}
*/
}
以此类为例,在 cmd 中 编译 GenericsApp.java 得到字节码,然后再反编译这份字节码:
从图中可以看出,经反编译后的源码中 method 方法的参数变成了 List 类型,说明泛型的类型被擦除了,字节码文件中不存在泛型,也就是说,运行期间泛型并不存在,它在
编译完成之后就已经被擦除了。
泛型类型的子类型:
泛型类型跟其是否是泛型类型的子类型没有任何关系。
List<Object> list1;
List<String> list2;
list1 = list2; // 编译出错
list2 = list1; // 编译出错
在 Java 中,Object 类是所有类的超类,自然而然的 Object 类是 String 类的超类,按理,将一个 String 类型的对象赋值给一个 Object 类型的对象是可行的,
但是泛型中并不存在这样的逻辑,泛型类型跟其是否子类型没有任何关系。
泛型中的通配符(?):
由于泛型类型与其子类型存在不相关性,那么在不能确定泛型类型的时候,可以使用通配符(?),通配符(?)能匹配任意类型。
List<?> list;
List<Object> list1 = null;
List<String> list2 = null;
list = list1;
list = list2;
限定通配符的上界:
ArrayList<? extends Number> collection = null;
collection = new ArrayList<Number>();
collection = new ArrayList<Short>();
collection = new ArrayList<Integer>();
collection = new ArrayList<Long>();
collection = new ArrayList<Float>();
collection = new ArrayList<Double>();
? extends XX,XX 类是用来限定通配符的上界,XX 类是能匹配的最顶层的类,它只能匹配 XX 类以及 XX 类的子类。在以上代码中,Number 类的实现类有:
AtomicInteger、AtomicLong、 BigDecimal、 BigInteger、 Byte、 Double、 Float、 Integer、 Long、 Short ,因此以上代码均无错误。
限定通配符的下界:
ArrayList<? super Integer> collection = null;
collection = new ArrayList<Object>();
collection = new ArrayList<Number>();
collection = new ArrayList<Integer>();
? super XX,XX 类是用来限定通配符的下界,XX 类是能匹配的最底层的类,它只能匹配 XX 类以及 XX 类的超类,在以上代码中,Integer 类的超类有:
Number、Object,因此以上代码均能通过编译无误。
通过反射获得泛型的实际类型参数:
java.lang.Class 类从 Java 1.5 起(如果没记错的话),提供了一个 getGenericSuperclass() 方法来获取直接超类的泛型类型
package test;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
/**
* -----------------------------------------
* @描述 泛型的实际类型参数
* @作者 fancy
* @邮箱 fancydeepin@yeah.net
* @日期 2012-8-25 <p>
* -----------------------------------------
*/
public class Base<T> {
private Class<T> entityClass;
//代码块,也可将其放置到构造子中
{
entityClass =(Class<T>)((ParameterizedType)getClass().getGenericSuperclass()).getActualTypeArguments()[0];
}
//泛型的实际类型参数的类全名
public String getEntityName(){
return entityClass.getName();
}
//泛型的实际类型参数的类名
public String getEntitySimpleName(){
return entityClass.getSimpleName();
}
//泛型的实际类型参数的Class
public Class<T> getEntityClass() {
return entityClass;
}
}
(Class<T>)((ParameterizedType)getClass().getGenericSuperclass()).getActualTypeArguments()[0]; 相当于:
//代码块,也可将其放置到构造子中
{
//entityClass =(Class<T>)((ParameterizedType)getClass().getGenericSuperclass()).getActualTypeArguments()[0];
try {
Class<?> clazz = getClass(); //获取实际运行的类的 Class
Type type = clazz.getGenericSuperclass(); //获取实际运行的类的直接超类的泛型类型
if(type instanceof ParameterizedType){ //如果该泛型类型是参数化类型
Type[] parameterizedType = ((ParameterizedType)type).getActualTypeArguments();//获取泛型类型的实际类型参数集
entityClass = (Class<T>) parameterizedType[0]; //取出第一个(下标为0)参数的值
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
注意,获取 Class 实例的时候是用 getClass(),而不是用 Base.class,获取 Class 的方式有三种,这是其中的两种,还有一种是 Class.forName("类全名"),如需了解反射的基础知识
请前往上一篇随笔 java 反射基础
那么,Base.class 与 getClass(),这两个方法来获取类的字节码的时候,Base.class 是写死了的,它得到的永远是 Base 类的字节码,
而 getClass() 方法则不同,在上面代码注释中的第一、二行注释我用了“实际运行的类”6个字,这几个字很重要,是一定要理解的。
为了方便大家的理解,下面插加一个小例子来加以说明 类.class 与 getClass() 两种方法来获取类的字节码有什么区别:
package test;
/**
* -----------------------------------------
* @描述 超类
* @作者 fancy
* @邮箱 fancydeepin@yeah.net
* @日期 2012-8-25 <p>
* -----------------------------------------
*/
public class Father {
public Father (){
System.out.println("Father 类的构造子:");
System.out.println("Father.class :" + Father.class);
System.out.println("getClass() :" + getClass());
}
}
package test;
/**
* -----------------------------------------
* @描述 超类的子类(超类的实现类)
* @作者 fancy
* @邮箱 fancydeepin@yeah.net
* @日期 2012-8-25 <p>
* -----------------------------------------
*/
public class Children extends Father{
}
package test;
/**
* -----------------------------------------
* @描述 测试类
* @作者 fancy
* @邮箱 fancydeepin@yeah.net
* @日期 2012-8-25 <p>
* -----------------------------------------
*/
public class Test {
public static void main(String[] args){
new Children(); //实际运行的类是Children(Father类的子类或者说是实现类)
}
}
后台打印输出的结果:
Father 类的构造子:
Father.class :class test.Father
getClass() :class test.Children
从打印出的结果看来,类.class 与 getClass() 的区别很明了了,getClass() 获取的是实际运行的类的字节码,它不一定是当前类的 Class,有可能是当前类的子类的 Class,具体是哪
个类的 Class,需要根据实际运行的类来确定,new 哪个类,getClass() 获取的就是哪个类的 Class,而 类.class 获取得到的 Class 永远只能是该类的 Class,这点是有很大的区别的。
如果 getClass() 理解了,那 clazz.getGenericSuperclass() 也应该能够理解了的,千万不要以为 clazz.getGenericSuperclass() 获取得到的是 Object 类那就成了,
实际上假如当前运行的类是 Base 类的子类,那么 clazz.getGenericSuperclass() 获取得到的就是 Base 类。
(Class<T>) parameterizedType[0],怎么就知道第一个参数(parameterizedType[0])就是该泛型的实际类型呢?很简单,因为 Base<T> 的泛型的类型
参数列表中只有一个参数,所以,第一个元素就是泛型 T 的实际参数类型。
package test;
/**
* -----------------------------------------
* @描述 测试类
* @作者 fancy
* @邮箱 fancydeepin@yeah.net
* @日期 2012-8-25 <p>
* -----------------------------------------
*/
public class Test {
public static void main(String[] args){
Base<String> base = new Base<String>();
System.out.println(base.getEntityClass()); //打印输出 null
// System.out.println(base.getEntityName()); //抛出 NullPointerException 异常
// System.out.println(base.getEntitySimpleName()); //抛出 NullPointerException 异常
}
}
从打印的结果来看,Base 类并不能直接来使用,为什么会这样?原因很简单,由于 Base 类中的 clazz.getGenericSuperclass() 方法,如果随随便便的就确定 Base 类的泛型的类型
参数,则很可能无法通过 Base 类中的 if 判断,导致 entityClass 的值为 null,像这里的 Base<String>,String 的 超类是 Object,而 Object 并不能通过 if 的判断语句。
Base 类不能够直接来使用,而是应该通过其子类来使用,Base 应该用来作为一个基类,我们要用的是它的具体的子类,下面来看下代码,它的子类也不是随便写的:
package test;
/**
* -----------------------------------------
* @描述 Base类的实现类
* @作者 fancy
* @邮箱 fancydeepin@yeah.net
* @日期 2012-8-25 <p>
* -----------------------------------------
*/
public class Child extends Base<Child>{
}
从上面代码来看,Base 的泛型类型参数就是 Base 的子类本身,这样一来,当使用 Base 类的子类 Child 类时,Base 类就能准确的获取到当前实际运行的类的 Class,来看下怎么使用
package test;
/**
* -----------------------------------------
* @描述 测试类
* @作者 fancy
* @邮箱 fancydeepin@yeah.net
* @日期 2012-8-25 <p>
* -----------------------------------------
*/
public class Test {
public static void main(String[] args){
Child child = new Child();
System.out.println(child.getEntityClass());
System.out.println(child.getEntityName());
System.out.println(child.getEntitySimpleName());
}
}
后台打印输出的结果:
class test.Child
test.Child
Child
好了,文章接近尾声了,如果你能理解透这个例子,你可以将这个思想运用到 DAO 层面上来,以 Base 类作为所有 DAO 实现类的基类,在 Base 类里面实现数据库的 CURD 等基本
操作,然后再使所有具体的 DAO 类来实现这个基类,那么,实现这个基类的所有的具体的 DAO 都不必再实现数据库的 CURD 等基本操作了,这无疑是一个很棒的做法。
(通过反射获得泛型的实际类型参数)补充:
泛型反射的关键是获取 ParameterizedType 接口,再调用 ParameterizedType 接口中的 getActualTypeArguments() 方法就可获得实际绑定的类型。
由于去参数化(擦拭法),也只有在 超类(调用 getGenericSuperclass 方法) 或者成员变量(调用 getGenericType 方法)或者方法(调用 getGenericParameterTypes 方法)
像这些有方法返回 ParameterizedType 类型的时候才能反射成功。
上面只谈到超类如何反射,下面将变量和方法的两种反射补上:
通过方法,反射获得泛型的实际类型参数:
package test;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.Collection;
/**
* -----------------------------------------
* @描述 测试类
* @作者 fancy
* @邮箱 fancydeepin@yeah.net
* @日期 2012-8-26 <p>
* -----------------------------------------
*/
public class Test {
public static void main(String[] args){
/**
* 泛型编译后会去参数化(擦拭法),因此无法直接用反射获取泛型的参数类型
* 可以把泛型用做一个方法的参数类型,方法可以保留参数的相关信息,这样就可以用反射先获取方法的信息
* 然后再进一步获取泛型参数的相关信息,这样就得到了泛型的实际参数类型
*/
try {
Class<?> clazz = Test.class; //取得 Class
Method method = clazz.getDeclaredMethod("applyCollection", Collection.class); //取得方法
Type[] type = method.getGenericParameterTypes(); //取得泛型类型参数集
ParameterizedType ptype = (ParameterizedType)type[0];//将其转成参数化类型,因为在方法中泛型是参数,且Number是第一个类型参数
type = ptype.getActualTypeArguments(); //取得参数的实际类型
System.out.println(type[0]); //取出第一个元素
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//声明一个空的方法,并将泛型用做为方法的参数类型
public void applyCollection(Collection<Number> collection){
}
}
后台打印输出的结果:
class java.lang.Number
通过字段变量,反射获得泛型的实际类型参数:
package test;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.Collection;
import java.util.Map;
/**
* -----------------------------------------
* @描述 测试类
* @作者 fancy
* @邮箱 fancydeepin@yeah.net
* @日期 2012-8-26 <p>
* -----------------------------------------
*/
public class Test {
private Map<String, Number> collection;
public static void main(String[] args){
try {
Class<?> clazz = Test.class; //取得 Class
Field field = clazz.getDeclaredField("collection"); //取得字段变量
Type type = field.getGenericType(); //取得泛型的类型
ParameterizedType ptype = (ParameterizedType)type; //转成参数化类型
System.out.println(ptype.getActualTypeArguments()[0]); //取出第一个参数的实际类型
System.out.println(ptype.getActualTypeArguments()[1]); //取出第二个参数的实际类型
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
后台打印输出的结果:
class java.lang.String
class java.lang.Number