泛型参数的限制

在Java中,实例化泛型类时泛型参数不能使用基本类型,如List<int>这是不合法的,要存储基本类型则可以利用基本类型的包装类如List<Integer>List<Double>等,下面补充一下八种基本类型对应的包装类,和默认初始值

[code01]

byte                 Byte            0
short                Short           0
int                  Integer         0
long                 Long            0L
float                FLoat           0.0F
double               Double          0.0D
char                 Character       '\u0000'
boolean              Boolean         false

不能实例化类型参数

Java中创建对象使用new关键字,但是泛型的类型参数不能用于实例化对象,如:

[code02]

public Couple() {wife = new T(); husband = new T();} // 错误

如果是在想要创建T对象,就必须使用Java反射来创建对象了,遗憾的是T.class在Java中也是不被支持使用的,所以一种弥补的方式,传入一个类型阐述为TClass对象,如Class<T>

[code03]

public static <T> Couple<T> createInstance(Class<T> clazz) {
	try {
		return new Couple<T>(clazz.newInstance(), clazz.newInstance());
	} catch (Exception e) {
		return null ;
	}
}

不能实例化泛型数组

初学者对Java反射不熟悉不用着急,这里只要知道不能实例化类型参数即可,同理,不能实例化一个泛型数组,如

[code04]

public static <T> T[] maxTwo(T[] values) {T[] array = new T[2];} // 错误

泛型构建数组是不合法的,因为这么构建在擦除之后构造的永远是new Object[2],这不是我们所希望的结果。而且这样会导致一些运行时错误。为了更进一步说明隐患问题,来看看下面代码:

[code05]

public static <T extends Comparable<T>> T[] maxTwo(T[] array) {
	Object[] result = new Object[2];
	return (T[]) result; // Type safety: Unchecked cast from Object[] to T[]
}

这种方式会产生变异警告:Object[]转换为T[]是没有被检查的。我们来试一试这个调用: maxTwo(new String[] { "5", "7", "9" });,运行后,发生了类型转换异常,因为方法在调用的时候将Object[]转换为String[],失败的类型转化。怎么解决呢?同样这里可以使用Java发射来解决:

[code06]

public static <T extends Comparable<T>> T[] maxTwo(T[] array) {
	// Type safety: Unchecked cast from Object[] to T[]
	return (T[]) Array.newInstance(array.getClass().getComponentType(), 2) ;
}

不能声明参数化的数组

Couple<Employee>[] couple = new Couple<Employee>[5] ;这种声明式不合法的,这里面有一个问题还是通过类型擦除机制来解释,类型擦除后couple的类型是Couple[],考虑一下两种赋值方式:

  1. couple[0] = "wife"时,编译器会报错,这个很明显的错误,couple每个元素都是Couple类型。
  2. couple[0] = new Couple<String>(),类型擦除后这个可以通过数组检测,但仍然是错误的类型,因为couple在声明的时候定义的是Couple,所以会出现问题。

如果要存放参数化类型对象的集合,可以考虑使用ArrayList<Couple<Employee>>进行声明,而且Java中建议优先使用集合,这样既安全又有效。


类型参数不能进行类型查询

通常我们会使用if (arg1 instanceof Couple)来判断arg1是否属于Couple类型,有些爱思考的程序员可能会想更具体地去判断arg1类型是属于Couple<T>,指定类型参数,如:

[code07]

if (arg1 instanceof Couple<Employee>){...} // 错误

Java虚拟机中没有泛型概念,所有instanceof类型查询只查询原始类型,所以code07中的语法在Java中的不支持的。同理,在强制类型转换中也是不允许指定类型参数的,如:

Couple<Employee> couple = (Couple<Employee>)arg; // 错误

不能抛出、不能捕获泛型类实例

在Java中,public class GenericException <T> extends Exception {...}这种泛型类扩展自Throwable是不合法的,不能通过编译器。

不能再catch子句中使用类型参数,如:

[code08]

public static <T extends Throwable> void doSomething(Class<T> t) {
	try {
		// do something...
	} catch (T e) {
		e.printStackTrace();
	}
}  // 错误

code08中的代码是不合法的,下面在异常声明中使用类型参数是合法的,例如:

[code09]

public static <T extends Throwable> void doSomething(T t) throws T {
	try {
		// do something...
	} catch (Throwable e) {
		e.printStackTrace();
		throw t;
	}
}// 正确

泛型类中的类型参数不能用于静态上下文中

怎么理解这个呢?看个例子就知道了,如一个泛型单例:

[code10]

public class Singleton <T>{

           private static T instance;
          
           public static T getInstance(){ ..}
}

上述代码,是无法通过编译器的,怎么解释这个呢?试想假设这个程序可以运行,声明一个Singleton<String>和一个Singleton<Employee>,类型擦除之后都是Singleton,但只包含了一个instance域,这个域不可能同时是String类型的又是Employee类型的,所以假设是不成立的,顺便回顾了一下学校里学的反证法~ ~


类型擦除后引起的冲突

看一个泛型类:

[code11]

public class NameClash<T> {
	public boolean equals(T value) {
		return false ;
	}
}

从这个类的定义中来看,存在两个equals方法,一个是自身定义的public boolean equals(T value) {...},一个是从Object继承的public boolean equals(Object obj) {...},但类型擦除以后,前者方法成为了public boolean equals(Object value) {...},而在一个类中同时存在两个方法名和参数一样的方法是不可能的,所以这里引发的冲突是没法通过编译器的。可以通过重新命名方法进行修正。

擦除引起的冲突还体现在另一点上,再看一段错误的代码:

[code12]

class Calendar implements Comparable<Calendar> {...}
class GregorianCalendar extends Calendar implements Comparable<GregorianCalendar> {...}

上述代码是非法的,为什么?回顾一下类型擦除后,虚拟机会为Calendar类合成桥方法,实现了Comparable<Calendar>获得一个桥方法:

public int compareTo (Object o) {return compareTo((Calendar)o);}

而实现了Comparable<GregorianCalendar>在类型擦除后,虚拟机为GregorianCalendar合成一个桥方法:

public int compareTo (Object o) {return compareTo((GregorianCalendar )o);}

这样一来在GregorianCalendar类中存在两个一样的方法,这是不允许的。


Posted by Yuan Shenjian • August 14th, 2016

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原文链接:http://sjyuan.cc/java-generics-constraint/
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