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java编程之泛型

java泛型实现了“参数化类型”的概念,所谓“参数化类型”是指将操作的数据类型指定为一个参数,这点在容器中用的最多,例如:List<String> strlist=new ArrayList<String>(),List<Integer> intlist=new ArrayList<Integer>();strlist可以操作的数据类型是String类型,intlist可以操作的数据类型是int类型,泛型在容器中得到了充分的应用。

泛型是使得代码重用得到很大的提升,我们在程序中也会想一些办法设计代码重用的方法,例如输出一个内容,我们要用System.out.println(...),敲这么多东西还是麻烦,我们可以定义一个println()方法,如下:

static void println(Object o){

  System.out.println(o);

}

再在程序中输出东西时,只需调用println(...)即可,这个println()方法就有了“泛化”的机制,它可以输出任何System.out.println()可以输出的东西,该方法的参数类型被设置为基类Object类型,我们知道,Java中的基本数据类型都有相对应的类类型的数据,比如int类型的数据对应的有Integer类类型的数据,java有“自动装箱”功能,也就是将对应的基本类型的数据转化为对应类类型的对象,例如上面的println(3),在编译后会变成println(Integer.valueOf(3));而所有的java类都是继承自Object类,所以当然可以用println()方法了。

那么将数据类型都定义为Object类型不就可以设计一个泛化类型的方法,类和接口了吗?答案是可以的,但是“太泛化”了,以至于没了边界。这里先给出代码:

技术分享
 1 public class gen{
 2     
 3     public static void main(String[] args){
 4         myList list=new myList();
 5         list.push("helloworld");
 6         list.push(12);
 7         Object val;
 8         while((val=list.pop())!=null){
 9             System.out.println(val.getClass());
10         }
11     }
12 }
13 
14 class myList{    
15     class Node{
16         Object val=null;
17         Node next=null;
18         Node(Object val,Node next){
19             this.val=val;
20             this.next=next;
21         }
22         Node(){
23             val=null;
24             next=null;
25         }
26         boolean end(){
27             return val==null && next==null;
28         }
29     }
30     private Node top=null;
31     myList(){
32         top=new Node();
33     }
34     //插入新值
35     public void push(Object val){
36         top=new Node(val,top);
37     }
38     //返回头结点的值
39     public Object pop(){
40         Object val=top.val;
41         if(!top.end()){
42             top=top.next;
43         }
44         return val;
45     }
46 }
View Code

我们自定义了一个list链表,为了使这个链表有更好的普遍使用性,我们将链表类内部的数据定义为Object类型,这样我们可以插入String类型数据、int类型数据....。但是这个设计“太泛化”了,你甚至可以“混插”,比如上面的执行结果,int类型的数据和String类型的数据插到了一起,显然在后续的操作中可能出现错误,例如你创建了一个自以为全是int类型的链表并对它们求和,但是不小心插入了字符串类型的数字"123",程序编译也能通过,你以为你的程序是对的,结果运行的时候出错了!你深受打击,自挂东南枝,全球计算机行业从此一蹶不振.....

为了防止上面悲剧的发生,我们还是希望错误在编译时期就能暴露出来,以便将错误及时地扼杀与萌芽状态,泛型设计的一项重大功能体现出来了:提前指定我们的链表可以插入什么样的数据类型,并由编译器验证其类型的正确性!这时,我们可以这样设计:

技术分享
 1 public class gen{    
 2     public static void main(String[] args){
 3         //这里指定list2中的数据类型为String类型,也就是将T设置为String类型
 4         myList2<String> list2=new myList2<String>();
 5         list2.push("hello world");
 6         list2.push("hello code");
 7         //list2.push(23);//编译时便会提醒错误
 8         String s;
 9         while((s=list2.pop())!=null){
10             System.out.println(s);
11         }
12     }
13 }
14 class myList2<T>{
15     class Node<U>{
16         U val=null;
17         Node<U> next=null;
18         Node(U val,Node<U> next){
19             this.val=val;
20             this.next=next;
21         }
22         Node(){
23             val=null;
24             next=null;
25         }
26         boolean end(){
27             return val==null && next==null;
28         }
29     }//这里将Node中的值类型设定为U类型,也就是将U传递给T
30     private Node<T> top=null;
31     myList2(){
32         top=new Node<T>();
33     }
34     public void push(T val){
35         top=new Node<T>(val,top);
36     }
37     public T pop(){
38         T val=top.val;
39         if(!top.end()){
40             top=top.next;
41         }
42         return val;
43     }
44 }
View Code

当我们不小心执行list2.push(23)时,编译器在编译阶段就会提醒:你错啦!于是我们很愉快地就可以将错误的代码修正过来。

Java容器类可以说是Java代码重用设计的一个重要体现,而Java容器类设计的基础就是泛型,这就是Java泛型的重要之处。

注:以上代码设计部分参考自《Thinking In Java》,感谢Bruce Eckel。

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