Java泛型extends關(guān)鍵字設(shè)置邊界的實現(xiàn)
本文主要介紹在泛型定義中的< >中的占位符如何配合extends關(guān)鍵字使用,形如<T extends Integer>。泛型定義存在于這三種形式中:泛型類、泛型接口、泛型方法。
- 一般的泛型定義中的<T>,相當(dāng)于<T extends Object>,而類型擦除則會將類型參數(shù)擦除成T的上界,即Object。則在泛型定義中作為T類型的對象可以調(diào)用Object的函數(shù)和屬性。
- 使用了extends的泛型定義中的<T extends Integer>,其上界已被明顯定義了,此時會將類型參數(shù)擦除成Integer。則在泛型定義中作為T類型的對象可以調(diào)用Integer的函數(shù)和屬性。
接下來本文將以幾個示例和具體分析來講解剩下的知識點。
類型參數(shù)多邊界的分析
此例中的泛型類,類型參數(shù)帶有多個邊界。講下類的實際意義:Dimension代表物體的方位、HasColor代表物體的顏色、Weight代表物體的重量。
interface HasColor { java.awt.Color getColor(); }
class Colored<T extends HasColor> {
T item;
Colored(T item) { this.item = item; }
T getItem() { return item; }
// The bound allows you to call a method:
java.awt.Color color() { return item.getColor(); }
}
class Dimension { public int x, y, z; }
// This won't work -- class must be first, then interfaces:
// class ColoredDimension<T extends HasColor & Dimension> { }
// Multiple bounds:
class ColoredDimension<T extends Dimension & HasColor> {
T item;
ColoredDimension(T item) { this.item = item; }
T getItem() { return item; }
java.awt.Color color() { return item.getColor(); }
int getX() { return item.x; }
int getY() { return item.y; }
int getZ() { return item.z; }
}
interface Weight { int weight(); }
// As with inheritance, you can have only one
// concrete class but multiple interfaces:
class Solid<T extends Dimension & HasColor & Weight> {
T item;
Solid(T item) { this.item = item; }
T getItem() { return item; }
java.awt.Color color() { return item.getColor(); }
int getX() { return item.x; }
int getY() { return item.y; }
int getZ() { return item.z; }
int weight() { return item.weight(); }
}
class Bounded extends Dimension implements HasColor, Weight {
public java.awt.Color getColor() { return null; }
public int weight() { return 0; }
}
public class BasicBounds {
public static void main(String[] args) {
Solid<Bounded> solid = new Solid<Bounded>(new Bounded());
solid.color();
solid.getY();
solid.weight();
}
} ///:~
- class Colored<T extends HasColor>這個泛型類的泛型定義中,要求了類型參數(shù)T的邊界為HasColor,正因如此,在函數(shù)java.awt.Color color() { return item.getColor(); }中便可以通過一個T類型的變量item來調(diào)用屬于HasColor的方法。
- class ColoredDimension<T extends HasColor & Dimension> { },此時定義了邊界同時為HasColor & Dimension,但是由于編譯器要求占位符后的extends后第一個必須是類,之后的必須是接口(這就和正常的類的繼承規(guī)則一樣),所以此句通不過編譯。而class ColoredDimension<T extends Dimension & HasColor>給出了正確的定義,即第一個必須是類,之后的必須是接口。
- class ColoredDimension<T extends Dimension & HasColor>的類定義中,因為T的邊界是HasColor & Dimension,所以在類定義中,既可以獲取Dimension的屬性,也可以調(diào)用HasColor的方法。
- class Solid<T extends Dimension & HasColor & Weight>的類定義中,extends后第一個是類,之后的都是接口,符合剛才講的規(guī)則。同理,也可以從這些邊界中,獲取屬性,調(diào)用方法。
- class Bounded extends Dimension implements HasColor, Weight這個類將在生成泛型類對象,用來指定具體類型為Bounded。因為class Solid<T extends Dimension & HasColor & Weight>的類型參數(shù)T的要求是extends Dimension & HasColor & Weight,所以指定具體類型為new Solid<Bounded>,是可以的。因為類定義中構(gòu)造器的聲明為Solid(T item),且具體類型為new Solid<Bounded>中指定的Bounded,所以要求構(gòu)造器的實參為Bounded或者Bounded的子類。
class derivedBounded extends Bounded {}
class Bounded1 extends Dimension implements HasColor, Weight {
public java.awt.Color getColor() { return null; }
public int weight() { return 0; }
}
public class BasicBounds {
public static void main(String[] args) {
//Solid<Bounded> solid = new Solid<Integer>(new derivedBounded());//給定的具體類型不符合邊界
Solid<Bounded> solid1 = new Solid<Bounded>(new derivedBounded());//可以傳遞具體類型Bounded的子類
//Solid<Bounded> solid2 = new Solid<Bounded>(new Bounded1());//編譯報錯,因為泛型的靜態(tài)類型檢查
solid1.color();
solid1.getY();
solid1.weight();
}
} ///:~
根據(jù)上一條,那么new Solid<Integer>(new Bounded())這里指定的具體類型,由于和泛型類定義的T類型參數(shù)的要求extends Dimension & HasColor & Weight不相符,所以編譯會報錯;給構(gòu)造器傳值時,實參可以是Bounded的子類;一個同樣繼承了相同邊界的類Bounded1 ,不能傳遞給構(gòu)造器,因為類型已經(jīng)被指定為Bounded了。
但是類型參數(shù)有多個邊界時,java內(nèi)部即java字節(jié)碼到底是怎么處理的呢:
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: new #2 // class Solid
3: dup
4: new #3 // class Bounded
7: dup
8: invokespecial #4 // Method Bounded."<init>":()V
11: invokespecial #5 // Method Solid."<init>":(LDimension;)V
14: astore_1
從Method Solid."<init>":(LDimension;)V可以看到,給Solid的構(gòu)造器傳遞參數(shù)時,編譯器認(rèn)為這個形參是個Dimension,這就是編譯器處理多個邊界的方法,永遠(yuǎn)處理為第一個邊界,即類型擦除為第一個邊界。但剩下的兩個邊界怎么辦呢,這里都被處理第一個邊界了,我們再去看一下Solid.class的反編譯代碼就能找到答案:
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
import java.awt.Color;
class Solid<T extends Dimension & HasColor & Weight> {
T item;
Solid(T item) {
this.item = item;
}
T getItem() {
return this.item;
}
Color color() {
return ((HasColor)this.item).getColor();//類型轉(zhuǎn)換為其他邊界,再調(diào)用方法
}
int getX() {
return this.item.x;
}
int getY() {
return this.item.y;
}
int getZ() {
return this.item.z;
}
int weight() {
return ((Weight)this.item).weight();//類型轉(zhuǎn)換為其他邊界,再調(diào)用方法
}
}
當(dāng)調(diào)用的方法不屬于第一個邊界時,就進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換處理為其他邊界就行,反正T肯定是符合extends Dimension & HasColor & Weight的。
繼承有邊界要求的泛型類
通過觀察上例可知,Colored、ColoredDimension、Solid這三個類在持有對象的方面有冗余的地方:都有同一個成員變量、同一個構(gòu)造器、同一個get函數(shù)。而類型參數(shù)上,邊界也是依次疊加的。同樣,對于這些邊界所帶來的屬性和方法,也是冗余的。
所以下例對其進(jìn)行了修改,通過繼承來消除冗余,注意,下面繼承的泛型類對類型參數(shù)是有邊界要求的:
//HoldItem對邊界T沒有要求
class HoldItem<T> {
T item;
HoldItem(T item) { this.item = item; }
T getItem() { return item; }
}
//Colored2對邊界T有HasColor的要求
class Colored2<T extends HasColor> extends HoldItem<T> {
Colored2(T item) { super(item); }
java.awt.Color color() { return item.getColor(); }
}
//ColoredDimension2對邊界T有Dimension & HasColor的要求
class ColoredDimension2<T extends Dimension & HasColor>
extends Colored2<T> {
ColoredDimension2(T item) { super(item); }
int getX() { return item.x; }
int getY() { return item.y; }
int getZ() { return item.z; }
}
//Solid2對邊界T有Dimension & HasColor & Weight的要求,不過沒有類繼承它了
class Solid2<T extends Dimension & HasColor & Weight>
extends ColoredDimension2<T> {
Solid2(T item) { super(item); }
int weight() { return item.weight(); }
}
public class InheritBounds {
public static void main(String[] args) {
Solid2<Bounded> solid2 =
new Solid2<Bounded>(new Bounded());
solid2.color();
solid2.getY();
solid2.weight();
}
} ///:~
- HoldItem這個泛型類通過類型參數(shù)T把成員變量、構(gòu)造器、get函數(shù)都定義好了,之后的類通過繼承它就可以獲得這些屬性和方法。
- Colored2泛型類繼承了HoldItem,獲得了后者的屬性和方法從而減少了冗余。同時,class Colored2<T extends HasColor>屬于“定義泛型類”,extends HoldItem<T>屬于“使用泛型類”,使用泛型類需要指定具體類型,現(xiàn)在確定具體類型的任務(wù)延后到了<T extends HasColor>的確認(rèn)。再從邊界是否符合的情況分析,HoldItem的要求是<T>屬于無邊界,<T extends HasColor>這樣的邊界定義屬于HasColor邊界,從范圍上說<T extends HasColor>是小于等于<T>的,這樣是可以的。由于T添加了HasColor邊界,所以可以調(diào)用item.getColor()方法了。
- ColoredDimension2泛型類繼承了Colored2。從邊界是否符合的情況分析,Colored2對T的邊界要求是<T extends HasColor>,而ColoredDimension2定義中的T的邊界是<T extends Dimension & HasColor>,<T extends Dimension & HasColor>小于等于<T extends HasColor>,符合要求。換句話說,ColoredDimension2定義中的T的邊界必須比Colored2的邊界要求一致,或者范圍更小。
- Solid2泛型類繼承了ColoredDimension2。從邊界是否符合的情況分析,<T extends Dimension & HasColor & Weight>小于等于ColoredDimension2的邊界要求<T extends Dimension & HasColor>,符合要求。
總結(jié)一下:
當(dāng)一個泛型類繼承另一個泛型類時(前者屬于“定義泛型類”,后者屬于“使用泛型類”),且使用了同一個類型參數(shù)時,定義泛型類的類型參數(shù)邊界定義一定要小于等于使用的那個泛型類的邊界要求。
泛型方法中的邊界定義
泛型方法中對類型參數(shù)的邊界定義,同樣也得符合使用的泛型類的邊界要求。此例中,泛型類同樣繼承別的泛型類,分析同上不贅述。講下類的實際意義:一系列接口代表了超能力、一系列類代表了超級英雄,它們擁有一個超能力的成員變量。
import java.util.*;
interface SuperPower {}
interface XRayVision extends SuperPower {
void seeThroughWalls();
}
interface SuperHearing extends SuperPower {
void hearSubtleNoises();
}
interface SuperSmell extends SuperPower {
void trackBySmell();
}
class SuperHero<POWER extends SuperPower> {
POWER power;
SuperHero(POWER power) { this.power = power; }
POWER getPower() { return power; }
}
class SuperSleuth<POWER extends XRayVision> extends SuperHero<POWER> {
SuperSleuth(POWER power) { super(power); }
void see() { power.seeThroughWalls(); }
}
class CanineHero<POWER extends SuperHearing & SuperSmell> extends SuperHero<POWER> {
CanineHero(POWER power) { super(power); }
void hear() { power.hearSubtleNoises(); }
void smell() { power.trackBySmell(); }
}
class SuperHearSmell implements SuperHearing, SuperSmell {
public void hearSubtleNoises() {}
public void trackBySmell() {}
}
class DogBoy extends CanineHero<SuperHearSmell> {
DogBoy() { super(new SuperHearSmell()); }
}
public class EpicBattle {
// Bounds in generic methods:
static <POWER extends SuperHearing>
void useSuperHearing(SuperHero<POWER> hero) {//泛型方法
hero.getPower().hearSubtleNoises();
}
static <POWER extends SuperHearing & SuperSmell>
void superFind(SuperHero<POWER> hero) {//泛型方法
hero.getPower().hearSubtleNoises();
hero.getPower().trackBySmell();
}
public static void main(String[] args) {
DogBoy dogBoy = new DogBoy();
useSuperHearing(dogBoy);
superFind(dogBoy);
// You can do this:
List<? extends SuperHearing> audioBoys;
// But you can't do this:
// List<? extends SuperHearing & SuperSmell> dogBoys;
}
} ///:~
- 主函數(shù)中的useSuperHearing泛型方法中,其對T的邊界定義為<POWER extends SuperHearing>。而在形參中使用了泛型類SuperHero<POWER>,其對邊界的要求是<POWER extends SuperPower>。因為SuperHearing繼承了SuperPower,所以邊界定義符合了對邊界的要求。
- 主函數(shù)中的useSuperHearing泛型方法中,其對T的邊界定義為<POWER extends SuperHearing>。正因如此,在方法中便可以調(diào)用SuperHearing的方法hearSubtleNoises了。
其他
本文例子均來自java編程思想,例子本身不錯,但奈何作者對其做的講解很少,所以本人為其加上了詳細(xì)的分析。其實這些例子都需要反復(fù)琢磨,精讀之后才會對泛型的extends關(guān)鍵字有深刻的理解。
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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