Java学习点滴——泛型

基于《Java编程思想》第四版

前言

虽然Java的泛型在语法上和C++相比是类似的，但在实现上两者是全然不同的。

语法

Java只需要一个<>就可定义泛型。在<>中可以使用任意符合Java语法要求的字符作为类型的标识，可以定义泛型类、泛型接口、泛型方法等。

class A<T>{
    T a;

    public <Q> void foo(Q a){

    }
}
interface B<T>{
    void foo(T a);
}

实现

Java的泛型并不像C++那样是在编译时根据需要按照模板实例化对应的类。比如下面这段C++代码，会以A为模板实例化两个类。

template<typename T>
class A
{
public:
    A(){}
    T a;
};
int main()
{
    A<int> a;
    A<float> b;

    return 0;
}

查看汇编可以证实，调用的是两个不同类的构造函数

   0x0000000000400545 <+15>:    callq  0x40056c <A<int>::A()>
   0x0000000000400551 <+27>:    callq  0x400578 <A<float>::A()>

Java中所有类都继承自Object，任意类对象都可以向上转型后，使用Object变量存储其引用。基于这一点，Java的泛型实现时其实只有一种类型。以下两个类实际是等同的

class A<T>{
    T a;
}
class A{
    Object a;
}

当使用反射机制获取泛型类的信息时，可以发现class A<T>实际就是class A

public static void main(String[] args) {
    A<Integer> a = new A();
    Field[] f = a.getClass().getDeclaredFields();
    System.out.println(Arrays.toString(f));
}
// 输出为 [java.lang.Object A.a]

由此我们也可以知道为什么下面这段代码总是输出same class

public static void main(String[] args) {
    A<Integer> a = new A();
    A<Double> b = new A();
    if( a.getClass() == b.getClass() ){
        System.out.println("same class");
    }
}

因为基础类型并不继承自Object，所以Java的泛型是不支持基础类型的。如果这么做了，就会得到一个错误提示Type argument cannot be of primitive type。

自限定类型

因为使用泛型时，其类型参数会被当做Object来处理，所以编译器就无法感知真实类型的方法了。
比如下面这段代码，就无法通过编译

class A{
    public void foo(){
        System.out.println("A.foo()");
    }
}

class B<T>{
    T a;
    B(T a){
        this.a = a;
    }
    public bar(){
        a.foo();    // 此处会提示编译错误，Object类型不存在foo()方法
    }
}

此时必须将泛型类B的类型参数做限定，让编译器能从限定中获取到足够的信息去判断类型参数是存在foo()方法的。

class B<T extends A>{
    T a;
    B(T a){
        this.a = a;
    }
    public bar(){
        a.foo();
    }
}