Generics
Generics
Начиная с JDK 1.5, в Java появляются новые возможности для программирования. Одним из таких нововведений являются Generics. Generics являются аналогией с конструкцией "Шаблонов"(template) в С++, но имеет свои нюансы. Generics позволяют абстрагировать множество типов. Наиболее распространенными примерами являются Коллекции.
Вот типичное использование такого рода (без Generics):
1. List myIntList = new LinkedList(); 2. myIntList.add(new Integer(0)); 3. Integer x = (Integer) myIntList.iterator().next();
Как правило, программист знает, какие данные должны быть в List'e. Тем не менее, стоит обратить особое внимание на Приведение типа ("Cast") в строчке 3. Компилятор может лишь гарантировать, что метод next() вернёт Object, но чтобы обеспечить присвоение переменной типа Integer правильным и безопасным, требуется Cast. Cast не только создает беспорядки, но дает возможность появление ошибки "Runtime Error" из-за невнимательности программиста.
И появляется такой вопрос: "Как с этим бороться? " В частности: "Как же зарезервировать List для определенного типа данных?"
Как раз такую проблему решают Generics.
1. List<Integer> myIntList = new LinkedList<Integer>(); 2. myIntList.add(new Integer(0)); 3. Integer x = myIntList.iterator().next();
Обратите внимание на объявления типа для переменной myIntList. Он указывает на то, что это не просто произвольный List, а List<Integer>. Мы говорим, что List является generic-интерфейсом, который принимает параметр типа - в этом случае, Integer. Кроме того, необходимо обратить внимание на то, что теперь Cast выполняется в строчке 3 автоматически.
Некоторые могут задуматься, что беспорядок в коде увеличился, но это не так. Вместо приведения к Integer в строчке 3, у нас теперь есть Integer в качестве параметра в строчке 1. Здесь существенное отличие. Теперь компилятор может проверить этот тип на корректность во время компиляции.
И когда мы говорим, что myIntList объявлен как List<Integer>, это будет справедливо во всем коде и компилятор это гарантирует.
- На заметку:
Эффект от Generics особенно проявляется в крупных проектах: он улучшает читаемость и надежность кода в целом.
Свойства
- Строгая типизация
- Единая реализация
- Отсутствие информации о типе
Пример реализации Generic-класса
public interface List<E> {
E get(int i);
set(int i, E e);
add(E e);
Iterator<E> iterator();
…
}
Для того чтобы использовать класс как Generics, мы должны прописать после имени класса <...>, куда можно подставить любое имя, wildcard и т.д.
После того как было объявлено имя generic-типа его можно использовать как обычный тип внутри метода. И когда в коде будет объявлен, к примеру, List<Integer>, то Е станет Integer для переменной list (как показано ниже).
Теперь рассмотрим чем старая реализация кода отличается от новой:
List<E> ─ список элементов E
Раньше :
List list = new List(); list.add(new Integer(1)); Integer i = (Integer) list.get(0);
Теперь :
List<Integer> list = new List<Integer>(); list.add(new Integer(1)); Integer i = list.get(0);
Как видите, больше не нужно приводить Integer, так как метод get() возвращает ссылку на объект конкретного типа (в данном случае – Integer).
Несовместимость generic-типов
Это одна из самых важных вещей, которую вы должны узнать о Generics
Как говориться: "В бочке мёда есть ложка дегтя". Для того чтобы сохранить целостности и независимости друг от друга Коллекции, у Generics существует так называемая "Несовместимость generic-типов".
- Суть такова:
Пусть у нас есть тип Foo, который является подтипом Bar, и еще G - наследник Коллекции. То G<Foo> не является наследником G<Bar>.
- Пример:
List<Integer> li = new ArrayList<Integer>(); List<Object> lo = li;
Иначе — ошибки
lo.add(“hello”); // ClassCastException: String -> int Integer li = lo.get(0);
Проблемы реализации Generics
- Решение 1 - Wildcard
Пусть мы захотели написать метод, который берет Collection<Object> и выводит на экран. И мы захотели вызвать dump для Integer.
- Проблема
void dump(Collection<Object> c) {
for (Iterator<Object> i = c.iterator(); i.hasNext(); ) {
Object o = i.next();
System.out.println(o);
}
}
List<Object> l; dump(l); List<Integer> l; dump(l); // Ошибка
В этом примере List<Integer> не может использовать метод dump, так как он не является подтипом List<Object>.
Проблема в том что эта реализация кода не эффективна, так как Collection<Object> не является полностью родительской коллекцией всех остальных коллекции, грубо говоря Collection<Object> имеет ограничения.
Для решения этой проблемы используется Wildcard ("?"). Он не имеет ограничения в использовании(то есть имеет соответствие с любым типом) и в этом его плюсы. И теперь, мы можем назвать это с любым типом коллекции.
- Решение
void dump(Collection<?> c) {
for (Iterator<?> i = c.iterator(); i.hasNext(); ) {
Object o = i.next();
System.out.println(o);
}
}
- Решение 2 – Bounded Wildcard
Пусть мы захотели написать метод, который рисует List<Shape>. И у Shape есть наследник Circle. И мы хотим вызвать draw для Circle.
- Проблема
void draw(List<Shape> c) {
for (Iterator<Shape> i = c.iterator(); i.hasNext(); ) {
Shape s = i.next();
s.draw();
}
}
List<Shape> l; draw(l); List<Circle> l; draw(l); // Ошибка
Проблема в том, что у нас не получиться из-за несовместимости типов. Предложенное решение используется, если метод который нужно реализовать использовал бы определенный тип и его подтипов. Так называемое "Ограничение сверху". Для этого нужно вместо <Shape> прописать <? extends Shape>.
- Решение
void draw(List<? extends Shape> c) {
for (Iterator<? extends Shape> i = c.iterator();
i.hasNext(); ) {
Shape s = i.next();
s.draw();
}
}
- Решение 3 – Generic-Метод
Пусть вы захотели сделать метод, который берет массив Object и переносить их в коллекцию.
- Проблема
void addAll(Object[] a, Collection<?> c) {
for (int i = 0; i < a.length; i++) {
c.add(a[i]);
}
}
addAll(new String[10], new ArrayList<String>()); addAll(new Object[10], new ArrayList<Object>()); addAll(new Object[10], new ArrayList<String>()); // Ошибка addAll(new String[10], new ArrayList<Object>()); // Ошибка
Напомним, что вы не можете просто засунуть Object в коллекции неизвестного типа. Способ решения этой проблемы является использование "Generic-Метод" Для этого перед методом нужно объявить <T> и использовать его.
- Решение
<T> void addAll(T[] a, Collection<T> c) {
for (int i = 0; i < a.length; i++) {
c.add(a[i]);
}
}
Но все равно после выполнение останется ошибка в третей строчке :
addAll(new Object[10], new ArrayList<String>()); // Ошибка
