问题 · 《Java 编程思想》第五版

## 问题本节将阐述在使用 Java 泛型时会出现的各类问题。 ### 任何基本类型都不能作为类型参数正如本章早先提到的，Java 泛型的限制之一是不能将基本类型用作类型参数。因此，不能创建 `ArrayList<int>` 之类的东西。解决方法是使用基本类型的包装器类以及自动装箱机制。如果创建一个 `ArrayList<Integer>`，并将基本类型 **int** 应用于这个集合，那么你将发现自动装箱机制将自动地实现 **int** 到 **Integer** 的双向转换——因此，这几乎就像是有一个 `ArrayList<int>` 一样： ```java // generics/ListOfInt.java // Autoboxing compensates for the inability // to use primitives in generics import java.util.*; import java.util.stream.*; public class ListOfInt { public static void main(String[] args) { List<Integer> li = IntStream.range(38, 48) .boxed() // Converts ints to Integers .collect(Collectors.toList()); System.out.println(li); } } /* Output: [38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47] */ ``` 通常，这种解决方案工作得很好——能够成功地存储和读取 **int**，自动装箱隐藏了转换的过程。但是如果性能成为问题的话，就需要使用专门为基本类型适配的特殊版本的集合；一个开源版本的实现是 **org.apache.commons.collections.primitives**。下面是另外一种方式，它可以创建持有 **Byte** 的 **Set**： ```java // generics/ByteSet.java import java.util.*; public class ByteSet { Byte[] possibles = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 }; Set<Byte> mySet = new HashSet<>(Arrays.asList(possibles)); // But you can't do this: // Set<Byte> mySet2 = new HashSet<>( // Arrays.<Byte>asList(1,2,3,4,5,6,7,8,9)); } ``` 自动装箱机制解决了一些问题，但并没有解决所有问题。在下面的示例中，**FillArray** 接口包含一些通用方法，这些方法使用 **Supplier** 来用对象填充数组（这使得类泛型在本例中无法工作，因为这个方法是静态的）。**Supplier** 实现来自 [数组](book/21-Arrays.md) 一章,并且在 `main()` 中，可以看到 `FillArray.fill()` 使用对象填充了数组： ```java // generics/PrimitiveGenericTest.java import onjava.*; import java.util.*; import java.util.function.*; // Fill an array using a generator: interface FillArray { static <T> T[] fill(T[] a, Supplier<T> gen) { Arrays.setAll(a, n -> gen.get()); return a; } static int[] fill(int[] a, IntSupplier gen) { Arrays.setAll(a, n -> gen.getAsInt()); return a; } static long[] fill(long[] a, LongSupplier gen) { Arrays.setAll(a, n -> gen.getAsLong()); return a; } static double[] fill(double[] a, DoubleSupplier gen) { Arrays.setAll(a, n -> gen.getAsDouble()); return a; } } public class PrimitiveGenericTest { public static void main(String[] args) { String[] strings = FillArray.fill( new String[5], new Rand.String(9)); System.out.println(Arrays.toString(strings)); int[] integers = FillArray.fill( new int[9], new Rand.Pint()); System.out.println(Arrays.toString(integers)); } } /* Output: [btpenpccu, xszgvgmei, nneeloztd, vewcippcy, gpoalkljl] [635, 8737, 3941, 4720, 6177, 8479, 6656, 3768, 4948] */ ``` 自动装箱不适用于数组，因此我们必须创建 `FillArray.fill()` 的重载版本，或创建产生 **Wrapped** 输出的生成器。 **FillArray** 仅比 `java.util.Arrays.setAll()` 有用一点，因为它返回填充的数组。 ### 实现参数化接口一个类不能实现同一个泛型接口的两种变体，由于擦除的原因，这两个变体会成为相同的接口。下面是产生这种冲突的情况： ```java // generics/MultipleInterfaceVariants.java // {WillNotCompile} package generics; interface Payable<T> {} class Employee implements Payable<Employee> {} class Hourly extends Employee implements Payable<Hourly> {} ``` **Hourly** 不能编译，因为擦除会将 `Payable<Employe>` 和 `Payable<Hourly>` 简化为相同的类 **Payable**，这样，上面的代码就意味着在重复两次地实现相同的接口。十分有趣的是，如果从 **Payable** 的两种用法中都移除掉泛型参数（就像编译器在擦除阶段所做的那样）这段代码就可以编译。在使用某些更基本的 Java 接口，例如 `Comparable<T>` 时，这个问题可能会变得十分令人恼火，就像你在本节稍后看到的那样。 ### 转型和警告使用带有泛型类型参数的转型或 **instanceof** 不会有任何效果。下面的集合在内部将各个值存储为 **Object**，并在获取这些值时，再将它们转型回 **T**： ```java // generics/GenericCast.java import java.util.*; import java.util.stream.*; class FixedSizeStack<T> { private final int size; private Object[] storage; private int index = 0; FixedSizeStack(int size) { this.size = size; storage = new Object[size]; } public void push(T item) { if(index < size) storage[index++] = item; } @SuppressWarnings("unchecked") public T pop() { return index == 0 ? null : (T)storage[--index]; } @SuppressWarnings("unchecked") Stream<T> stream() { return (Stream<T>)Arrays.stream(storage); } } public class GenericCast { static String[] letters = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRS".split(""); public static void main(String[] args) { FixedSizeStack<String> strings = new FixedSizeStack<>(letters.length); Arrays.stream("ABCDEFGHIJKLMNOPQRS".split("")) .forEach(strings::push); System.out.println(strings.pop()); strings.stream() .map(s -> s + " ") .forEach(System.out::print); } } /* Output: S A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S */ ``` 如果没有 **@SuppressWarnings** 注解，编译器将对 `pop()` 产生 “unchecked cast” 警告。由于擦除的原因，编译器无法知道这个转型是否是安全的，并且 `pop()` 方法实际上并没有执行任何转型。这是因为，**T** 被擦除到它的第一个边界，默认情况下是 **Object** ，因此 `pop()` 实际上只是将 **Object** 转型为 **Object**。有时，泛型没有消除对转型的需要，这就会由编译器产生警告，而这个警告是不恰当的。例如： ```java // generics/NeedCasting.java import java.io.*; import java.util.*; public class NeedCasting { @SuppressWarnings("unchecked") public void f(String[] args) throws Exception { ObjectInputStream in = new ObjectInputStream( new FileInputStream(args[0])); List<Widget> shapes = (List<Widget>)in.readObject(); } } ``` 正如你将在 [附录：对象序列化](book/Appendix-Object-Serialization.md) 中学到的那样，`readObject()` 无法知道它正在读取的是什么，因此它返回的是必须转型的对象。但是当注释掉 **@SuppressWarnings** 注解并编译这个程序时，就会得到下面的警告。 ``` NeedCasting.java uses unchecked or unsafe operations. Recompile with -Xlint:unchecked for details. And if you follow the instructions and recompile with - Xlint:unchecked :(如果遵循这条指示，使用-Xlint:unchecked来重新编译：) NeedCasting.java:10: warning: [unchecked] unchecked cast List<Widget> shapes = (List<Widget>)in.readObject(); required: List<Widget> found: Object 1 warning ``` 你会被强制要求转型，但是又被告知不应该转型。为了解决这个问题，必须使用 Java 5 引入的新的转型形式，既通过泛型类来转型： ```java // generics/ClassCasting.java import java.io.*; import java.util.*; public class ClassCasting { @SuppressWarnings("unchecked") public void f(String[] args) throws Exception { ObjectInputStream in = new ObjectInputStream( new FileInputStream(args[0])); // Won't Compile: // List<Widget> lw1 = // List<>.class.cast(in.readObject()); List<Widget> lw2 = List.class.cast(in.readObject()); } } ``` 但是，不能转型到实际类型（ `List<Widget>` ）。也就是说，不能声明： ``` List<Widget>.class.cast(in.readobject()) ``` 甚至当你添加一个像下面这样的另一个转型时： ``` (List<Widget>)List.class.cast(in.readobject()) ``` 仍旧会得到一个警告。 ### 重载下面的程序是不能编译的，即使它看起来是合理的： ```java // generics/UseList.java // {WillNotCompile} import java.util.*; public class UseList<W, T> { void f(List<T> v) {} void f(List<W> v) {} } ``` 因为擦除，所以重载方法产生了相同的类型签名。因而，当擦除后的参数不能产生唯一的参数列表时，你必须提供不同的方法名： ```java // generics/UseList2.java import java.util.*; public class UseList2<W, T> { void f1(List<T> v) {} void f2(List<W> v) {} } ``` 幸运的是，编译器可以检测到这类问题。 ### 基类劫持接口假设你有一个实现了 **Comparable** 接口的 **Pet** 类： ```java // generics/ComparablePet.java public class ComparablePet implements Comparable<ComparablePet> { @Override public int compareTo(ComparablePet o) { return 0; } } ``` 尝试缩小 **ComparablePet** 子类的比较类型是有意义的。例如，**Cat** 类可以与其他的 **Cat** 比较： ```java // generics/HijackedInterface.java // {WillNotCompile} class Cat extends ComparablePet implements Comparable<Cat> { // error: Comparable cannot be inherited with // different arguments: <Cat> and <ComparablePet> // class Cat // ^ // 1 error public int compareTo(Cat arg) { return 0; } } ``` 不幸的是，这不能工作。一旦 **Comparable** 的类型参数设置为 **ComparablePet**，其他的实现类只能比较 **ComparablePet**： ```java // generics/RestrictedComparablePets.java public class Hamster extends ComparablePet implements Comparable<ComparablePet> { @Override public int compareTo(ComparablePet arg) { return 0; } } // Or just: class Gecko extends ComparablePet { public int compareTo(ComparablePet arg) { return 0; } } ``` **Hamster** 显示了重新实现 **ComparablePet** 中相同的接口是可能的，只要接口完全相同，包括参数类型。然而正如 **Gecko** 中所示，这与直接覆写基类的方法完全相同。