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JDK 5.0 中增加的泛型类型,是 Java 语言中类型安全的一次重要改进。但是,对于初次使用泛型类型的用户来说,泛型的某些方面看起来可能不容易明白,甚至非常奇怪。在本月的“Java 理论和实践”中,Brian Goetz 分析了束缚第一次使用泛型的用户的常见陷阱。您可以通过讨论论坛与作者和其他读者分享您对本文的看法。(也可以单击本文顶端或底端的讨论来访问这个论坛。)
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JDK 5.0 中增加的泛型类型,是 Java 语言中类型安全的一次重要改进。但是,对于初次使用泛型类型的用户来说,泛型的某些方面看起来可能不容易明白,甚至非常奇怪。在本月的“Java 理论和实践”中,Brian Goetz 分析了束缚第一次使用泛型的用户的常见陷阱。您可以通过讨论论坛与作者和其他读者分享您对本文的看法。(也可以单击本文顶端或底端的讨论来访问这个论坛。)
表面上看起来,无论语法还是应用的环境(比如容器类),泛型类型(或者泛型)都类似于 C++ 中的模板。但是这种相似性仅限于表面,Java 语言中的泛型基本上完全在编译器中实现,由编译器执行类型检查和类型推断,然后生成普通的非泛型的字节码。这种实现技术称为擦除(erasure)(编译器使用泛型类型信息保证类型安全,然后在生成字节码之前将其清除),这项技术有一些奇怪,并且有时会带来一些令人迷惑的后果。虽然范型是 Java 类走向类型安全的一大步,但是在学习使用泛型的过程中几乎肯定会遇到头痛(有时候让人无法忍受)的问题。
注意:本文假设您对 JDK 5.0 中的范型有基本的了解。
泛型不是协变的
虽然将集合看作是数组的抽象会有所帮助,但是数组还有一些集合不具备的特殊性质。Java 语言中的数组是协变的(covariant),也就是说,如果 Integer 扩展了 Number(事实也是如此),那么不仅 Integer 是 Number,而且 Integer[] 也是 Number[],在要求 Number[] 的地方完全可以传递或者赋予 Integer[]。(更正式地说,如果 Number 是 Integer 的超类型,那么 Number[] 也是 Integer[] 的超类型)。您也许认为这一原理同样适用于泛型类型 ―― List<Number> 是 List<Integer> 的超类型,那么可以在需要 List<Number> 的地方传递 List<Integer>。不幸的是,情况并非如此。
不允许这样做有一个很充分的理由:这样做将破坏要提供的类型安全泛型。如果能够将 List<Integer> 赋给 List<Number>。那么下面的代码就允许将非 Integer 的内容放入 List<Integer>:
List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();
List<Number> ln = li; // illegal
ln.add(new Float(3.1415));
因为 ln 是 List<Number>,所以向其添加 Float 似乎是完全合法的。但是如果 ln 是 li 的别名,那么这就破坏了蕴含在 li 定义中的类型安全承诺 ―― 它是一个整数列表,这就是泛型类型不能协变的原因。
其他的协变问题
数组能够协变而泛型不能协变的另一个后果是,不能实例化泛型类型的数组(new List<String>[3] 是不合法的),除非类型参数是一个未绑定的通配符(new List<?>[3] 是合法的)。让我们看看如果允许声明泛型类型数组会造成什么后果:
List<String>[] lsa = new List<String>[10]; // illegal
Object[] oa = lsa; // OK because List<String> is a subtype of Object
List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();
表面上看起来,无论语法还是应用的环境(比如容器类),泛型类型(或者泛型)都类似于 C++ 中的模板。但是这种相似性仅限于表面,Java 语言中的泛型基本上完全在编译器中实现,由编译器执行类型检查和类型推断,然后生成普通的非泛型的字节码。这种实现技术称为擦除(erasure)(编译器使用泛型类型信息保证类型安全,然后在生成字节码之前将其清除),这项技术有一些奇怪,并且有时会带来一些令人迷惑的后果。虽然范型是 Java 类走向类型安全的一大步,但是在学习使用泛型的过程中几乎肯定会遇到头痛(有时候让人无法忍受)的问题。
注意:本文假设您对 JDK 5.0 中的范型有基本的了解。
泛型不是协变的
虽然将集合看作是数组的抽象会有所帮助,但是数组还有一些集合不具备的特殊性质。Java 语言中的数组是协变的(covariant),也就是说,如果 Integer 扩展了 Number(事实也是如此),那么不仅 Integer 是 Number,而且 Integer[] 也是 Number[],在要求 Number[] 的地方完全可以传递或者赋予 Integer[]。(更正式地说,如果 Number 是 Integer 的超类型,那么 Number[] 也是 Integer[] 的超类型)。您也许认为这一原理同样适用于泛型类型 ―― List<Number> 是 List<Integer> 的超类型,那么可以在需要 List<Number> 的地方传递 List<Integer>。不幸的是,情况并非如此。
不允许这样做有一个很充分的理由:这样做将破坏要提供的类型安全泛型。如果能够将 List<Integer> 赋给 List<Number>。那么下面的代码就允许将非 Integer 的内容放入 List<Integer>:
List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();
List<Number> ln = li; // illegal
ln.add(new Float(3.1415));
因为 ln 是 List<Number>,所以向其添加 Float 似乎是完全合法的。但是如果 ln 是 li 的别名,那么这就破坏了蕴含在 li 定义中的类型安全承诺 ―― 它是一个整数列表,这就是泛型类型不能协变的原因。
其他的协变问题
数组能够协变而泛型不能协变的另一个后果是,不能实例化泛型类型的数组(new List<String>[3] 是不合法的),除非类型参数是一个未绑定的通配符(new List<?>[3] 是合法的)。让我们看看如果允许声明泛型类型数组会造成什么后果:
List<String>[] lsa = new List<String>[10]; // illegal
Object[] oa = lsa; // OK because List<String> is a subtype of Object
List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();
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