Java开发笔记（六十八）从泛型方法探究泛型的起源

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“<t extends object>”。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“<t extends object>”完成可以简写为“<t>”。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<t>”。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。

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