Java开发笔记（六十八）从泛型方法探究泛型的起源

我就是我 2022-03-12 02:12 142阅读 0赞

前面介绍各种容器之时，通过在容器名称后面添加包裹数据类型的一对尖括号，表示该容器存放的是哪种类型的元素。这样一来总算把Java当中的各类括号都凑齐了，例如包裹一段代码的花括号、指定数组元素下标的方括号、容纳方法输入参数的圆括号，还有最近跟在容器名称之后的尖括号。可是为什么尖括号要加到容器后面呢？它还能不能用于其它场合？若想对尖括号的来龙去脉究根问底，就得从泛型的概念说起了。  
不管是方法还是类，都支持输入指定类型的参数，其中方法的输入参数在调用方法时填写，而类的输入参数可通过构造方法传递。在这两种参数输入的情况中，参数类型是早就确定好的，只有参数值才会动态变化，那要是连参数类型都不确定，得等到方法调用或者创建实例的时候才能确定参数类型，这可如何是好？为解决此种需求，各类编程语言纷纷祭出泛型的绝招，所谓“泛型”它的表面意思是空泛的类型，也就是不明确的类型，既然类型在方法定义或者类定义时仍不明确，只好留待要用的时候再指定了。  
为了更好地理解泛型的根源，接下来先看个简单的例子。如今有两个数字，一个是整数1，另一个是带小数点的1.0，光光从算术方面比较的话，1与1.0肯定相等。但是到了Java语言这里，使用包装整型变量保存整数1，使用包装浮点型变量保存小数1.0f，然后二者通过equals方法进行校验，判断结果却是不等的。此处对整数与小数开展比较的代码如下所示：

Integer oneInt = 1;
    Float oneFloat = 1.0f;
    boolean equalsSimple = oneInt.equals(oneFloat);
    System.out.println("equalsSimple="+equalsSimple);

运行以上的测试代码，发现日志输出信息为“equalsSimple=false”，该结果看似咄咄怪事，其实是必然的，因为它们的变量类型都不一样，导致编译器认为二者的类型尚不吻合，遑论其它。若想进行包装数值变量之间的相等判断，就必须把有关变量转换为相同类型，再作指定精度的数值一致性检验。考虑到Integer和Float都继承自Number类型，系出同源的还有Long、Double等类型，于是可将这些包装变量统统转为Number类型，然后从Number变量获取双精度数值加以比较。据此编写的方法代码示例如下：

// 通过Number基类比较两个数值变量是否相等
    public static boolean equalsNumber(Number n1, Number n2) {
    	return n1.doubleValue() == n2.doubleValue();
    }

从上面的equalsNumber方法可见，它的输入参数为Number型，同时涵盖了Number及其派生出来的所有子类。对于这种情况，Java允许泛化参数类型，即先声明一个由Number扩展而来的类型T，再把T作为输入参数的变量类型。下面是具体的类型泛化代码：

// 通过泛型变量比较两个数值变量是否相等。利用尖括号包裹泛型的派生操作
    public static <T extends Number> boolean equalsGeneric(T t1, T t2) {
    	return t1.doubleValue() == t2.doubleValue();
    }

虽然equalsNumber与equalsGeneric的参数格式有所不同，但实际上两个方法是等价的，它们支持的入参类型都属于Number及其子类。

紧接着再来看个数组元素拼接成字符串的例子，编码调试的过程中，程序员常常想知道某个数组里面究竟放了哪些元素，这时便需要将数组的所有元素都打印出来。然而数组变量自身不能自动转成字符串，只能通过Arrays工具的toString方法输出拼接好的字符串，倘若由程序员自己编码去拼接数组元素，那又该如何处理？因为普通的数据类型也同时支持数组形式，所以要想整个通用的字符串拼接方法，必须找到这些数据类型的共同基类，恰好Java也提供了这个基类名叫Object，那末把“Object\[\]”当作通用的数组类型真是再合适不过了。如此一来，数组各元素的字符串拼接代码就变成了下面这般：

// 把对象数组里的各个元素拼接成字符串
    public static String objectsToString(Object[] array) {
    	String result = "";
    	if (array!=null && array.length>0) {
    		for (int i=0; i<array.length; i++) {
    			if (i > 0) {
    				result = result + " | ";
    			}
    			result = result + array[i].toString();
    		}
    	}
    	return result;
    }

接着让外部运行一段测试代码，检查看看字符串拼接是否正常运行，测试代码如下：

Double[] doubleArray = new Double[] { 1.1, 2D, 3.1415926, 11.11 };
    System.out.println("objectsToString=" + objectsToString(doubleArray));

运行上述的测试代码，观察输出的日志发现拼接功能完全正常：

objectsToString=1.1 | 2.0 | 3.1415926 | 11.11

Object作为普通数据类型的基类，自然它也支持泛化的写法，即先声明一个由Object扩展而来的类型T，再把T作为输入参数的变量类型，于是类型泛化的代码格式形如“”。由于Object是Java默认的原始基类，如同大家自定义新类时都没写“extends Object”那样，类型泛化也不必显式写明“extends Object”，因此“”完成可以简写为“”。这样采取泛化简写的字符串拼接泛型代码如下所示：

// 把泛型数组里的各个元素拼接成字符串。<T> 等同于 <T extends Object>
    //public static <T extends Object> String arraysToString(T[] array) {
    public static <T> String arraysToString(T[] array) {
    	String result = "";
    	if (array!=null && array.length>0) {
    		for (int i=0; i<array.length; i++) {
    			if (i > 0) {
    				result = result + " | ";
    			}
    			result = result + array[i].toString();
    		}
    	}
    	return result;
    }

现在给出了数组类型的泛型写法，容器类型也能依样画葫芦，对应于泛型数组的“T\[\]”，原先通用的清单数据就变成了类型“List”。改写之后的清单元素拼接代码示例如下：

// 把List清单里的各个元素拼接成字符串，此处使用了泛型
    public static <T> String listToString(List<T> list) {
    	String result = "";
    	if (list!=null && list.size()>0) {
    		for (int i=0; i<list.size(); i++) {
    			if (i > 0) {
    				result = result + " | ";
    			}
    			result = result + list.get(i).toString();
    		}
    	}
    	return result;
    }

对于包括清单在内的容器类型来说，还能在尖括号内部填上问号，同样表示里面的数据类型是不确定的，就像下列代码演示的那样：

// 把List清单里的各个元素拼接成字符串，此处使用了问号表示不确定类型
    public static String listToStringByQuestion(List<?> list) {
    	String result = "";
    	if (list!=null && list.size()>0) {
    		for (int i=0; i<list.size(); i++) {
    			if (i > 0) {
    				result = result + " | ";
    			}
    			result = result + list.get(i).toString();
    		}
    	}
    	return result;
    }

不过带有问号的“<?>”写法有很大的局限性，它既不如泛型灵活，也不如Object通用。问号写法仅仅适用于个别场合，并不推荐在一般方法中运用。单单拿问号跟泛型比较的话，主要有以下几点区别：  
1、问号只能用于给泛型类创建实例，本身不能创建实例。而泛型T既可用于泛型类创建实例，也可用于给自身创建实例，如“T t;”  
2、问号只可用作输入参数，不可用作输出参数。而泛型T用于二者皆可。  
3、使用了问号的容器实例，只允许调用get方法，不允许调用add方法。而泛型容器不存在方法调用的限制。

更多Java技术文章参见《[Java开发笔记（序）章节目录][Java]》

[Java]: https://blog.csdn.net/pinlantu/article/details/83957672