轻松掌握 Java 泛型 (第 2 部分)

轻松掌握 Java 泛型 (第 2 部分)ITPUB个人空间)Fya,L#tUb d]{
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l$x,y*oqj.k g0 ITPUB个人空间|
CY5X8R!E
 
+cROj.X)\)Sf-{0 ITPUB个人空间{wu f,z,Ab
 ITPUB个人空间\Cm*y Z"UJ:^
     J2SE 1.5 — 代号为“
d`8v$[3{0JSR-14 原型编译器中预先ITPUB个人空间X2wh-RU/@5pP f
型类型的基础知识，以及为
y+k&E9K;B"k_t0明了为 Tiger 制定的泛型ITPUB个人空间Jtg9}+D
型类型的上下文。ITPUB个人空间/Y)g.Q6Aq5] Cm B@
 Tiger” — 计划在 2003 年年
y/uZcA$k:c0展示的那样，现在可下载获得）
Kp.c8F:s}:jR0什么它们是对 Java 语言的一个ITPUB个人空间/QCcQ&x
类型的实现怎么会包含数个“缺

 底发布，它将包括泛型类型（如在
|BU7}fL0。在第 1 部分中，我们讨论了泛ITPUB个人空间6P,d\Oq1_!zr
重要且迫切需要的补充。我们还说
B`'|XLPR2LAfT0陷”，这些缺陷限制了可以使用泛

　　为了帮助新程序员有效ITPUB个人空间B3E2u~'JQ8k5mS:t
Tiger 和 JSR-14 中是被禁ITPUB个人空间 _r[5k
b5U'R6jY
）为了在 JVM 上兼容地实ITPUB个人空间?N8u\+Q
 地使用泛型类型，我将详细说明
4cD!dQe`8mO4Q0止的，并将说明为什么这些限制ITPUB个人空间QW1l-kP`"?
现泛型类型所使用的实现策略的ITPUB个人空间-Q+D%|J4{Cl
 到底泛型类型的哪些用法在

X~o7s~)U0是 JSR-14（理所当然还有 Tiger
2g5GQ~!Ai;~0\C:B0必然结果。
4T'G[ [u9pGT"A0 

　　泛型类型的限制

　　让我们先查阅一下 Tiger 和 JSR-14 中泛型类型的使用限制：        

　　不应在静态成员中引用封闭类型参数。                                           
8bE8EtK Uy
t0　　不能用基本类型实例化泛型类型参数。                                           ITPUB个人空间B2I+n
P-_t.M:N^
　　不能在数据类型转换或 instanceof 操作中使用“外露”类型参数。     ITPUB个人空间7_)S2e,kG&}
　　不能在 new 操作中使用“外露”类型参数。                                 
y3x#d"\]KO-s:UX0　　不能在类定义的 impleITPUB个人空间N]p2g?7U.~|_
W
 ments 或 extends 子句中使用ITPUB个人空间&R\ FVjB1B
 “外露”类型参数。ITPUB个人空间D"ORR0LfI$l
 ITPUB个人空间/{I0ZGHVP9IU@
　　为什么会有这些限制呢？这要归因于
/m2lI(PW.W
rf"Vu0的机制。由于 JVM 根本不支持泛型类型ITPUB个人空间2n;E8?'m}
KE)gw
泛型类型的支持 — 它们用泛型类型信息ITPUB个人空间z1| S*O*Qv]"t
生成只包含普通类型的类文件。ITPUB个人空间U#dI V,Hs
 Tiger 和 JSR-14 为在 JVM 上实现泛型类型所使用ITPUB个人空间}'s2?;_~ p
，所以这些编译器“耍了个花招”，使得似乎存在对
#S`l|g6y6_?$_M0检查所有的代码，但随即“擦除”所有的泛型类型并

　　例如，将象 List< T> 这样的泛型类型擦除得只剩下 List。“外露”类型参数 — 单独出现而不是位于某个类型中的类型参数（如类 List< T> 中的类型参数 T）— 被简单地擦除成它们的上界（就 T 而言，其上界就是 Object）。

!?,E-RP u+k/v0　　这一技术的功能极其强大；我们可以使几乎所有泛型类型的精度得到增强，但又与 JVM 保持兼容。事实上，我们甚至可以交替地使用非泛型的旧类（比如 List）和其对应的泛型类（List< T>）；两者在运行时看起来是一样的。

ITPUB个人空间 kv8U(_Gn
py[
　　遗憾的是，正如以上的限制所示，获ITPUB个人空间`]
?*n*jB!|
系统中引入了缺陷，这些缺陷限制我们使ITPUB个人空间#^)rW?4kX*mK3[
 得这一功能是有代价的。以这种方式进行擦除在类型ITPUB个人空间Qr9R IiABK
用泛型类型的安全性。ITPUB个人空间p|DJ8te$jf
 

　　为了帮助说明每种限制ITPUB个人空间`
M b|'v Z)mG
限制。与后两个限制有关的ITPUB个人空间 mC:W)@5II
 ，我们查阅会出现这些限制的示ITPUB个人空间bb*nzWtB
问题过于复杂，因而需要更深入
6n;Oe6dw u$B#E0 例。在本文中，我们将讨论前三个
WFKIi4ug0的研究，留待下一篇文章讨论。ITPUB个人空间 c*m8C3^;@\1L4hR1A
 

　　静态成员中的封闭类型参数

　　编译器完全禁止在静态方法和静态内
Lb'D|Ju0码在 Tiger 中就是非法的：ITPUB个人空间BaD0w*{2?lRC
 部类中引用封闭类型参数。所以，举例来说，以下代

　　清单 1. 在静态上下文中非法引用封闭类型参数 class C< T> {

　　　static void m() {                                          
Ru5xU2IT#Wef%L0　　　　T t;                                                                  ITPUB个人空间"J5S*T c?fA(j
　　　}                                                                          

　　　static class D {                                            ITPUB个人空间$n+vL9^6Rh$?9{
　　　　C< T> t;

　　　}                                                                          ITPUB个人空间.^W%AT;B5rXF
　　}                                                                            

　　当编译这一代码时，会生成两个错误：                                            

　　在静态方法 m 中非法引用 T 的错误                                       
U&W]4@%?}0　　在静态类 D 中非法引用 T 的错误                                         
2C,OI#ey0　　当定义静态字段时，情ITPUB个人空间J#@#?Dz
中共享该类中的静态字段。
H,K
Jttg0明中引用类型参数，编译器ITPUB个人空间RuP'j;Ry3I
时导致奇怪的错误，如在不ITPUB个人空间DNP[g)h-a_(pt0`X
 况变得更加复杂。在 JSR-14 和ITPUB个人空间"{z8v F@
d
现在，在 JSR-14 编译器 1.0
OCS]'y#S3wX0不会报错，但它本应该这么做。
A}(pG8f7uy0包含数据类型转换的代码中出现
j_Rnt3c0 Tiger 中，在泛型类的所有实例ITPUB个人空间%L#m,S\+a8?
和 1.2 中，如果您在静态字段声
k-_*RN6b,e0字段被共享这一事实很容易在运行
,p,c U
v`LV$ej x@0ClassCastException。
4~4Q|9v5]5z7u9y0 

　　例如，以下程序将在这两个版本的 JSR-14 下通过编译而没有任何警告：      

　　清单 2. 在静态字段中对封闭类型参数的有问题的引用 class C< T> {

　　　static T member;                                            

　　　C(T t) { member = t; }                                

　　　T getMember() { return member; }            

　　　public static void
*z7N6O,UsH*WnuX0 main(String[] args) {
6u&fy*^U K#_/w0 ITPUB个人空间*Y7Jn%Y)B,RDz
 ITPUB个人空间`B?_-Cm:M;@
e\/a
　　　　C< String> c = new C< String>("test");

　　　　System.out.print
sZB q'F0 ln(c.getMember().toString())ITPUB个人空间?9f3\\%e$d&R
 ;ITPUB个人空间|({+U G!Pt
 

LCq2[P,d ~'Cq0　　　　new C< Integer>(new Integer(1));

　　　　System.out.println(c.getMemb
+q!md$T Rm']0 er().toString());
w-MNe@fiI0 ITPUB个人空间g"z&E l&{wu$U
　　　}                                                                          
6dSZ/MZ6L$fO AC0　　}                                                                            

　　请注意，每次分配类 C 的实例时，都要重新设置静态字段 member。而且，它被设置成的对象类型取决于 C 的实例的类型！在所提供的 main 方法中，第一个实例 c 是 C< String> 类型。而第二个是 C< Integer> 类型。每当从 c 访问 member 这一共享静态字段时，总是假定 member 的类型是 String。但是，在分配了类型为 C< Integer> 的第二个实例之后，member 的类型是 Integer。

ITPUB个人空间:t8C;xzT
　　运行 C 的 main 方法的结果可能会ITPUB个人空间,p1ZH/M7L|]$d
源代码根本没有包含任何数据类型转换，
]9rp'gHsu8J?0据类型转换插入到代码中，这样做是为了
&IsDC%| |!vA'Pn0实。这些数据类型转换被期望能够成功，ITPUB个人空间$`9J9GE:q
 让您吃惊 — 它将发出一个 ClassCastException！
bQNn#~:d'b0怎么会这样呢？事实证明编译器确实在编译阶段将数ITPUB个人空间x#_/cq&M(c
解决类型擦除会降低某些表达式的类型的精度这一事
(I-cZ'c1} J&q0但在本例中却没有成功。
NG$l0|;Y;P0 

　　应该认为 JSR-14 1.0ITPUB个人空间:k-f}%RHL1c8s B
性，或者可以说，它破坏了ITPUB个人空间&R7|i1v1Seg
做的那样，只要防止程序员ITPUB个人空间5Z2^'b\:Rl7I&Yz
 和 1.2 的这一特殊“功能”是ITPUB个人空间 orE!w'JT`
类型系统应该和程序员达成的“ITPUB个人空间;ab ]'eZgd0f
在静态字段中引用泛型类型，情ITPUB个人空间D!D-e6n8i!I
 个错误。它破坏了类型系统的健全ITPUB个人空间`]NOvY_
基本契约”。象对静态方法和类所
#\wTW~d(~0况就会好很多。ITPUB个人空间2t-X7R$U5u!@` TRj*`
 

　　请注意允许这种有潜在
b`#r6g$SRl0码中覆盖类型系统。问题是
ZQ MI+W o0操作，错误地在字段声明中ITPUB个人空间.f |-e)zV5W.T3r
 “爆炸性”的代码存在所带来的ITPUB个人空间A#R0s F%]2AyP*Y
程序员可能会无意中编写这样的
5I IQL@$x0包括静态修饰符）。
Yx Y&v"bX%@'W0 问题并不是程序员有意在自己的代ITPUB个人空间({G#r9qFe
代码（比如，由于“复制和粘贴”

　　类型检查器应该能帮助程序员从这些ITPUB个人空间b*{(T)K'[ |
实际上会使程序员更迷惑。当未使用数据
*lGcKe+eO&j\0ClassCastException 时，我们应如何诊
#`m5vH7@6}8M0的实现方案而又恰好假定类型系统合理运
8}-c;F(^4ak$L ^0类型系统不是合理地运行。
}Ro] S!AU)b/?^0 类型的错误中恢复，但对于静态字段而言，类型系统ITPUB个人空间:ZNc ?4O,? ve^
类型转换的代码中显示的唯一错误就是ITPUB个人空间+~0F6l+s4lX(p i
断这样的错误？对于不清楚 Tiger 中泛型类型所用ITPUB个人空间I` e!w u9@*m
行的程序员而言，情况更糟。因为在这样的情况下，

　　幸运的是，JSR-14 的
Y1dP cMiP/V7l0此，我们有理由期待在 TigITPUB个人空间)}ym.p;vIE
 最新版本（1.3）宣布在静态字ITPUB个人空间 [(v(^B0{!o6j K
er 的静态字段中使用类型参数
"tY"HW ]s!@wv1o0 段中使用类型参数是不合法的。因
-x0Y3PWi9F\ c0也是不合法的。
I(p o;ud0 

　　泛型类型参数和基本类型

　　和我们刚才讨论的不同，这一限制没有同样的潜在缺陷，但它会使您的代码非常冗长。例如，在 java.util.Hashtable 的泛型版本中，有两种类型参数：用于 Key 类型的和用于 Value 类型的。因此，如果我们想要一个将 String 映射到 String 的 Hashtable，我们可以用表达式 new Hashtable< String, String>() 指定新的实例。但是，如果我们想要一个将 String 映射到 int 的 Hashtable，我们只能创建 Hashtable< String, Integer> 的实例，并将所有的 int 值包装在 Integer 中。

ITPUB个人空间u0^-?Q6P h c8X
　　同样，Tiger 在这方面ITPUB个人空间,`#q3mc9XC(u&\4c
界限，而界限不能是基本类ITPUB个人空间 Y2xyfexrF6N
。ITPUB个人空间tB)HFKr;X _Sz
 当然也是由所用的实现方案得到
S3O3KX];M0型，所以一旦类型被擦除，则对

 的。既然类型参数被擦除为它们的
7]!?6?$Ja6eJ5Xz0基本类型的实例化会完全没有意义

　　数据类型转换或 instanceof 操作中的“外露”参数

　　回想一下，对于“外露”类型参数，我们是指在词汇上单独出现的类型参数，而不是更大类型的语法子组件。例如，C< T> 不是“外露”类型参数，但（在 C 主体中）T 是。

ITPUB个人空间c#Ce.I9L
　　如果在代码中对“外露”类型参数进
C"M:p fUCq0出名为“unchecked”的警告。例如，以ITPUB个人空间an3W'KiZ \ PlU
type T：
+M:H c(xU#Q(Uj6X0 行数据类型转换或 instanceof 操作，则编译器将发ITPUB个人空间g@ PWc4[0x
下代码将生成警告：Warning: unchecked cast to

　　清单 3. 带 unchecked
szM?;_EeD0 操作的泛型代码 import java.ITPUB个人空间|*Z4DF+\,o[
 util.Hashtable;
[K.I]q&y
S-N/Ae0 ITPUB个人空间qb-E/XP
lU
　　interface Registry {                                      
!GyAnJ0　　　public void register(Object o);              ITPUB个人空间w!OtL bv,Fl
　　}                                                                            ITPUB个人空间@E rGEV.R\7k
　　class C< T> implements Registry {

　　　int counter = 0;                                            ITPUB个人空间3]Xc,^9\AuDj$H
　　　Hashtable< Integer, T> values;

]vgv%N g0　　　public C() {                                                    
G(t zf1i[B0　　　　values = new Hashtable< Integer, T>();

　　　}                                                                          

　　　public void register(Object o) {            
To+yY{qX9hm0　　　　values.put(new Integer(count
!O^k.};|]0O
X
H0O4d|0 er), (T)o);
Wi/R6W%n$D/b%^0 ITPUB个人空间[)JJ:F4T*c
　　　　counter++;                                                      ITPUB个人空间{6m.Z%cCf
　　　}                                                                          
-fAW eJ1K{#Yr9Ly0　　}                                                                            

　　您应该严肃地对待这些警告，因为它们说明您的代码在运行时会表现得非常奇怪。事实上，它们会使得诊断代码变得极为困难。在以前的代码中，我们认为如果对实例 C< JFrame> 调用 register("test")，会发出 ClassCastException。但并非如此；计算将继续，就仿佛数据类型转换成功了一样，然后在进一步进行计算时发出错误，或者更糟：用遭破坏的数据完成计算，但不向外发出任何错误信号。同样，对“外露”类型参数的 instanceof 检查将在编译时产生“unchecked”警告，而且检查将不会如期在运行时进行。

D3i)D6i~n8GHZr;]0　　双刃剑

　　那么，这里到底发生了
D!b&C-J
@7es;s0instanceof 测试中的外露
j^%~3[!w*im.q;X0r0Object）。因此，对类型
JE,W)s2aIq;WYF*o1s0 什么？因为 Tiger 依靠类型擦ITPUB个人空间'c'U8rQ8N$SAR
类型参数被“擦除”为它们的上
)H;D8oc.@"VdzO*M/z0参数的数据类型转换将变成对参ITPUB个人空间&l)q{yu&L'p5aO
 除，所以数据类型转换和ITPUB个人空间6N'zAdPD1_q5@$s(rz
界（在前面的例子中，那将是类型
W,E$[&S{)U9J0数上界的转换。
FfVL@k)B0 

　　同样，instanceof 将ITPUB个人空间%X&LzR@ l
做的，如果是的话，我们完
r}T%prs0数据类型转换和 instanceoITPUB个人空间 JR k!Nb4q,D p
 检查操作数是否是参数界限的 iITPUB个人空间9l]o)Y A1L4n0Q
全可以显式地强制转换为界限。ITPUB个人空间H5I:Xqbf4ec6eA.xA
f 检查。
,i/OSz%p
e+b0 nstanceof。那根本不是我们打算
F!sx
z-B:m0因此，通常应避免对类型参数使用

　　然而，有时为了编译代码，您必须依
v;xb'whm8[NH0只要记住，在代码的那一部分中，类型检ITPUB个人空间9O J w
R}`
 靠对类型参数的数据类型转换。如果是这样的情况，ITPUB个人空间%fh8pE#G0I
查不保险 — 要靠自己。
B$~:ee:Q0 

　　尽管泛型类型是制作健
n+n9ys/n0而且极难诊断和修正。下次ITPUB个人空间(I?0aW9p9ie]st
型 Java 类型系统中包括它ITPUB个人空间 C9i/S~g:V{?
 壮代码的强大武器，但我们已经
7h~e6j&{0，我们将介绍 Tiger 中泛型类ITPUB个人空间.K
Ir}!h7C
们时必定会出现的一些问题。ITPUB个人空间1O f*\!e'DD$k\d3s
 ITPUB个人空间9]P7lD#}?
 
$V/u,??\/{3z!\,_0发表于:2004.12.24 16:49