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 是 List 的超类型,那么可以在需要 List 的地方传递 List。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 赋给 List。那么下面的代码就允许将非 Integer 的内容放入 List: List li = new ArrayList() List ln = li // illegal ln.add(new Float(3.1415)) 因为ln 是 List,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[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[] lsa = new List[10] // illegal Object[] oa = lsa // OK because List is a subtype of Object List li = new ArrayList() li.add(new Integer(3)) oa[0] = li String s = lsa[0].get(0) 最后一行将抛出 ClassCastException,因为这样将把 List 填入本应是 List 的位置。因为数组协变会破坏泛型的类型安全,所以不允许实例化泛型类型的数组(除非类型参数是未绑定的通配符,比如 List>)。 回页首构造延迟因为可以擦除功能,所以 List 和 List 是同一个类,编译器在编译 List 时只生成一个类(和 C 不同)。因此,在编译 List 类时,编译器不知道 V 所表示的类型,所以它就不能像知道类所表示的具体类型那样处理 List 类定义中的类型参数(List 中的 V)。 因为运行时不能区分 List 和 List(运行时都是 List),用泛型类型参数标识类型的变量的构造就成了问题。运行时缺乏类型信息,这给泛型容器类和希望创建保护性副本的泛型类提出了难题。 比如泛型类 Foo: class Foo { public void doSomething(T param) { ... } } 假设doSomething() 方法希望复制输入的 param 参数,会怎么样呢?没有多少选择。您可能希望按以下方式实现 doSomething(): public void doSomething(T param) { T copy = new T(param) // illegal } 但是您不能使用类型参数访问构造函数,因为在编译的时候还不知道要构造什么类,因此也就不知道使用什么构造函数。使用泛型不能表达“T 必须拥有一个拷贝构造函数(copy constructor)”(甚至一个无参数的构造函数)这类约束,因此不能使用泛型类型参数所表示的类的构造函数。 clone() 怎么样呢?假设在 Foo 的定义中,T 扩展了 Cloneable: class Foo { public void doSomething(T param) { T copy = (T) param.clone() // illegal } } 不幸的是,仍然不能调用 param.clone()。为什么呢?因为 clone() 在 Object 中是保护访问的,调用 clone() 必须通过将 clone() 改写公共访问的类引用来完成。但是重新声明 clone() 为 public 并不知道 T,因此克隆也无济于事。 构造通配符引用因此,不能复制在编译时根本不知道是什么类的类型引用。那么使用通配符类型怎么样?假设要创建类型为 Set> 的参数的保护性副本。您知道 Set 有一个拷贝构造函数。而且别人可能曾经告诉过您,如果不知道要设置的内容的类型,最好使用 Set> 代替原始类型的 Set,因为这种方法引起的未检查类型转换警告更少。于是,可以试着这样写: class Foo { public void doSomething(Set> set) { Set> copy = new HashSet>(set) // illegal } } 不幸的是,您不能用通配符类型的参数调用泛型构造函数,即使知道存在这样的构造函数也不行。不过您可以这样做: class Foo { public void doSomething(Set> set) { Set> copy = new HashSet