Java開發筆記（六十八）從泛型方法探究泛型的起源

前面介紹各類容器之時，經過在容器名稱後面添加包裹數據類型的一對尖括號，表示該容器存放的是哪一種類型的元素。這樣一來總算把Java當中的各種括號都湊齊了，例如包裹一段代碼的花括號、指定數組元素下標的方括號、容納方法輸入參數的圓括號，還有最近跟在容器名稱以後的尖括號。但是爲何尖括號要加到容器後面呢？它還能不能用於其它場合？若想對尖括號的前因後果究根問底，就得從泛型的概念提及了。
不論是方法仍是類，都支持輸入指定類型的參數，其中方法的輸入參數在調用方法時填寫，而類的輸入參數可經過構造方法傳遞。在這兩種參數輸入的狀況中，參數類型是早就肯定好的，只有參數值纔會動態變化，那要是連參數類型都不肯定，得等到方法調用或者建立實例的時候才能肯定參數類型，這可如何是好？爲解決此種需求，各種編程語言紛紛祭出泛型的絕招，所謂「泛型」它的表面意思是空泛的類型，也就是不明確的類型，既然類型在方法定義或者類定義時仍不明確，只好留待要用的時候再指定了。
爲了更好地理解泛型的根源，接下來先看個簡單的例子。現在有兩個數字，一個是整數1，另外一個是帶小數點的1.0，光光從算術方面比較的話，1與1.0確定相等。可是到了Java語言這裏，使用包裝整型變量保存整數1，使用包裝浮點型變量保存小數1.0f，而後兩者經過equals方法進行校驗，判斷結果倒是不等的。此處對整數與小數開展比較的代碼以下所示：

		Integer oneInt = 1;
		Float oneFloat = 1.0f;
		boolean equalsSimple = oneInt.equals(oneFloat);
		System.out.println("equalsSimple="+equalsSimple);

 

運行以上的測試代碼，發現日誌輸出信息爲「equalsSimple=false」，該結果看似咄咄怪事，實際上是必然的，由於它們的變量類型都不同，致使編譯器認爲兩者的類型尚不吻合，遑論其它。若想進行包裝數值變量之間的相等判斷，就必須把有關變量轉換爲相同類型，再做指定精度的數值一致性檢驗。考慮到Integer和Float都繼承自Number類型，系出同源的還有Long、Double等類型，因而可將這些包裝變量通通轉爲Number類型，而後從Number變量獲取雙精度數值加以比較。據此編寫的方法代碼示例以下：

	// 經過Number基類比較兩個數值變量是否相等
	public static boolean equalsNumber(Number n1, Number n2) {
		return n1.doubleValue() == n2.doubleValue();
	}

 

從上面的equalsNumber方法可見，它的輸入參數爲Number型，同時涵蓋了Number及其派生出來的全部子類。對於這種狀況，Java容許泛化參數類型，即先聲明一個由Number擴展而來的類型T，再把T做爲輸入參數的變量類型。下面是具體的類型泛化代碼：

	// 經過泛型變量比較兩個數值變量是否相等。利用尖括號包裹泛型的派生操做
	public static <T extends Number> boolean equalsGeneric(T t1, T t2) {
		return t1.doubleValue() == t2.doubleValue();
	}

 

雖然equalsNumber與equalsGeneric的參數格式有所不一樣，但實際上兩個方法是等價的，它們支持的入參類型都屬於Number及其子類。

緊接着再來看個數組元素拼接成字符串的例子，編碼調試的過程當中，程序員經常想知道某個數組裏面究竟放了哪些元素，這時便須要將數組的全部元素都打印出來。然而數組變量自身不能自動轉成字符串，只能經過Arrays工具的toString方法輸出拼接好的字符串，假若由程序員本身編碼去拼接數組元素，那又該如何處理？由於普通的數據類型也同時支持數組形式，因此要想整個通用的字符串拼接方法，必須找到這些數據類型的共同基類，剛好Java也提供了這個基類名叫Object，那末把「Object[]」看成通用的數組類型真是再合適不過了。如此一來，數組各元素的字符串拼接代碼就變成了下面這般：

	// 把對象數組裏的各個元素拼接成字符串
	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;
	}

 

接着讓外部運行一段測試代碼，檢查看看字符串拼接是否正常運行，測試代碼以下：

		Double[] doubleArray = new Double[] { 1.1, 2D, 3.1415926, 11.11 };
		System.out.println("objectsToString=" + objectsToString(doubleArray));

 

運行上述的測試代碼，觀察輸出的日誌發現拼接功能徹底正常：

objectsToString=1.1 | 2.0 | 3.1415926 | 11.11

 

Object做爲普通數據類型的基類，天然它也支持泛化的寫法，即先聲明一個由Object擴展而來的類型T，再把T做爲輸入參數的變量類型，因而類型泛化的代碼格式形如「<T extends Object>」。因爲Object是Java默認的原始基類，如同你們自定義新類時都沒寫「extends Object」那樣，類型泛化也沒必要顯式寫明「extends Object」，所以「<T extends Object>」完成能夠簡寫爲「<T>」。這樣採起泛化簡寫的字符串拼接泛型代碼以下所示：

	// 把泛型數組裏的各個元素拼接成字符串。<T> 等同於 <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;
	}

 

如今給出了數組類型的泛型寫法，容器類型也能依樣畫葫蘆，對應於泛型數組的「T[]」，原先通用的清單數據就變成了類型「List<T>」。改寫以後的清單元素拼接代碼示例以下：

	// 把List清單裏的各個元素拼接成字符串，此處使用了泛型
	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;
	}

 

對於包括清單在內的容器類型來講，還能在尖括號內部填上問號，一樣表示裏面的數據類型是不肯定的，就像下列代碼演示的那樣：

	// 把List清單裏的各個元素拼接成字符串，此處使用了問號表示不肯定類型
	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;
	}

 

不過帶有問號的「<?>」寫法有很大的侷限性，它既不如泛型靈活，也不如Object通用。問號寫法僅僅適用於個別場合，並不推薦在通常方法中運用。單單拿問號跟泛型比較的話，主要有如下幾點區別：
一、問號只能用於給泛型類建立實例，自己不能建立實例。而泛型T既可用於泛型類建立實例，也可用於給自身建立實例，如「T t;」
二、問號只可用做輸入參數，不可用做輸出參數。而泛型T用於兩者皆可。
三、使用了問號的容器實例，只容許調用get方法，不容許調用add方法。而泛型容器不存在方法調用的限制。

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