Java核心技术（五） —— 泛型程序设计（2）

本文延续上文，针对泛型程序设计，从以下方面进行讲解：

• 为何使用泛型程序设计
• 定义简单的泛型类
• 泛型方法
• 类型变量的限定
• 泛型代码和虚拟机
• 约束与局限性
• 泛型类型的继承规则
• 通配符类型
• 反射和泛型

4、泛型代码和虚拟机

这里内容比较多且杂，我们先概括几个主要思想：

• 虚拟机中没有泛型，只有普通的类和方法
• 所有的类型参数都用他们的限定类型转换
• 桥方法被合成来保持多态
• 为保持类型安全性，必要时插入强制类型转换

（1）当定义一个泛型类型时，系统会自动提供一个相应的原始类型。原始类型的名字就是删去类型参数后的泛型类型名。擦除类型变量，并替换为限定类型。
（2）当程序调用泛型方法时，如果擦除返回类型，编译器就会插入相对应的强制类型转换。

5、约束与局限性

下面深入探讨使用Java泛型时需要考虑的一些限制，大多数限制都是由类型擦除引起的

5.1 不能用基本类型实例化类型参数

不能用类型参数代替基本类型，即没有Pair<double>只有Pair<Double>。这是因为类型擦除以后，Pair类含有Object类型的域，而Object不能存储double值。

5.2 运行时类型查询只适用于原始类型

虚拟机中的对象总有一个特定的非泛型类型，因此，所有的类型查询只产生原始类型。

5.3 不能创建参数化类型的数组

5.4 Varargs警告

5.5 不能实例化类型变量

不能使用像new T(···)，new T[···]或者T.class这样的表达式中的类型变量。

5.6 泛型类的静态上下文中类型变量无效

5.7 不能抛出或捕获泛型类的实例

5.8 注意擦除后的冲突

6、泛型类型的继承规则

简单说来，就是无论S与T有什么联系，通常Pair<S>和Pair<T>没有什么联系。例如Manager类是Employee类的子类，但Pair<Employee>和Pair<Manager>并没有什么关系。

7、通配符类型

固定的泛型类型系统使用起来很不爽，因此出现了通配符类型。例如

Pair<? extends Employee>

表示任何泛型Pair类型，它的类型参数是Employee的子类，如Pair<Manager>而不会是Pair<String>。

7.1 通配符的超类型限定

通配符限定与类型变量限定十分相似，但还有一个附加功能，即可以指定一个超类型限定。例如

？ super Manager

这个通配符限制为Manager的所有超类型。

7.2 无限定通配符

无限定通配符使用方式，如Pair<？>。

7.3 通配符捕获

通配符捕获只有在有许多限制的情况下才是合法的，编译器必须能够确信通配符表达的时单个的、确定的类型。
下面，我们用一个例程来回顾前面讲述的概念们

package pair3;

public class PairTest3
{
   public static void main(String[] args)
   {
      Manager ceo = new Manager("Gus Greedy", 800000, 2003, 12, 15);
      Manager cfo = new Manager("Sid Sneaky", 600000, 2003, 12, 15);
      Pair<Manager> buddies = new Pair<>(ceo, cfo);      
      printBuddies(buddies);

      ceo.setBonus(1000000);
      cfo.setBonus(500000);
      Manager[] managers = { ceo, cfo };

      Pair<Employee> result = new Pair<>();
      minmaxBonus(managers, result);
      System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() 
         + ", second: " + result.getSecond().getName());
      maxminBonus(managers, result);
      System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() 
         + ", second: " + result.getSecond().getName());
   }

   public static void printBuddies(Pair<? extends Employee> p)
   {
      Employee first = p.getFirst();
      Employee second = p.getSecond();
      System.out.println(first.getName() + " and " + second.getName() + " are buddies.");
   }

   public static void minmaxBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)
   {
      if (a == null || a.length == 0) return;
      Manager min = a[0];
      Manager max = a[0];
      for (int i = 1; i < a.length; i++)
      {
         if (min.getBonus() > a[i].getBonus()) min = a[i];
         if (max.getBonus() < a[i].getBonus()) max = a[i];
      }
      result.setFirst(min);
      result.setSecond(max);
   }

   public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)
   {
      minmaxBonus(a, result);
      PairAlg.swapHelper(result); // OK--swapHelper captures wildcard type
   }
}

class PairAlg
{
   public static boolean hasNulls(Pair<?> p)
   {
      return p.getFirst() == null || p.getSecond() == null;
   }

   public static void swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); }

   public static <T> void swapHelper(Pair<T> p)
   {
      T t = p.getFirst();
      p.setFirst(p.getSecond());
      p.setSecond(t);
   }
}