Effective Java 3rd 读书笔记(二)泛型(上)

由于前几章在看的过程中感觉用处不是特别大,且大部分与自己的理解相同,因此不做记录。这一部分主要记录泛型的概念和应用,由于自己对泛型的理解也不是很好,着重记录一下~由于泛型内容有点多,分成上下两部分。

相关概念术语

首先什么是泛型呢。

声明中具有一个或多个类型参数的类或接口就是泛型类或泛型接口。例如,List 接口有一个类型参数 E,用于表示其元素类型。该接口的全名是 List<E>(读作「List of E」),但人们通常简称为 List。泛型类和泛型接口统称为泛型。

每个泛型定义了一组参数化类型,这些参数化类型包括类名或接口名 + 带尖括号的参数列表。 例如List<String>List是接口名, String是参数列表中的元素。最后,每个泛型都定义了一个原始类型,它是没有任何相关类型参数的泛型的名称。例如List(这种被称作原始类型)。这种定义主要是为了与之前的泛型代码兼容。

不要使用原始类型

原始类型 vs 泛型

由于泛型是在Java 1.5才加入的,在1.5之前,java声明集合的方式如下:

private final Collection stamps = ... ;

在1.5之后,使用这种声明并调用,会出发警告, 且从集合中取出元素需要进行强转,这里容易出现 ClassCastException

stamps.add(new Coin( ... )); // 触发 "unchecked call" warning
OtherObject stamp = (OtherObject) stamps.get(0); // 在运行时抛出 ClassCastException

当声明泛型后,编译器会对集合中的元素进行检查,在编译时就能报错。当取出元素时,会触发自动类型转换。我们希望越早发现错误越好,最好在编写代码时发现问题,不希望在最终运行时抛出异常

这里有一个问题, 原始类型List可以放入任意对象,List<Object>同样可以放入任意对象,那么这两者的区别在哪里呢?

粗略地说,前者选择了不使用泛型系统,而后者明确地告诉编译器它能够保存任何类型的对象。虽然可以将 List<String> 传递给 List 类型的参数,但不能将其传递给类型 List<Object> 的参数。泛型有子类型规则,List<String>是原始类型 List 的子类型,而不是参数化类型 List<Object> 的子类型。因此,如果使用原始类型(如 List),就会失去类型安全性,但如果使用参数化类型(如 List<Object>)则不会。

实际应用

当我们想编写一个方法,该方法接受两个集合并返回它们共有的元素数量,Set 作为参数,作为新手可能这样写

//注意这里使用了原始类型,这样很危险
static int numElementsInCommon(Set s1, Set s2) {
    int result = 0;
    for (Object o1 : s1)
        if (s2.contains(o1))
    result++;
    return result;

书中给出的替代方法是使用无界通配符类型,即Set<?>代替Set,这样做的好处是可以保证集合类型的一致性(保证集合内元素的类型唯一)

当然对于不应该使用原始类型的规则,有一些小的例外:

  1. 必须在类字面量中使用原始类型,例如List.class是合法的,但List<String>.class``List<?>.class是非法的
  2. instanceof 运算符的应用。 由于泛型信息在运行时被删除,因此在不是无界通配符类型之外的参数化类型上使用 instanceof 操作符是非法的。
//一旦确定 o 是一个 Set,就必须将其强制转换为通配符类型 Set<?>,而不是原始类型 Set。这是一个经过检查的强制类型转换,所以不会引发编译器警告
if (o instanceof Set) { // Raw type
    Set<?> s = (Set<?>) o; // Wildcard type
    ...
}

消除 unchecked 警告

使用泛型编程时,总会看到许多编译器警告:

  • unchecked cast warnings
  • unchecked method invocation warnings
  • unchecked parameterized vararg type warnings
  • unchecked conversion warnings
    我们可以通过消除以上的unchecked warnings来保证泛型的安全性
//这样声明会给出unchecked警告
Set<Lark> exaltation = new HashSet();
//一般IDE 或编译器会给出如下的修改建议
Set<Lark> exaltation = new HashSet<>();

但是由于历史原因或其他原因,如果不能消除警告,但是可以证明引发警告的代码是类型安全的,那么(并且只有在那时)使用 SuppressWarnings("unchecked") 注解来抑制警告。@SuppressWarnings("unchecked")可以用于单个局部变量声明乃至整个类,但是总是在尽可能小的范围上使用 SuppressWarnings 注解, 同时每次使用 SuppressWarnings("unchecked") 注解时,要添加一条注释,说明这样做是安全的。

总之,unchecked 警告很重要。不要忽视他们。每个 unchecked 警告都代表了在运行时发生 ClassCastException 的可能性。尽最大努力消除这些警告。如果不能消除 unchecked 警告,并且可以证明引发该警告的代码是类型安全的,那么可以在尽可能狭窄的范围内使用 @SuppressWarnings("unchecked") 注释来禁止警告。在注释中记录你决定隐藏警告的理由。

List 使用优于数组

数组与泛型的区别:

  • 数组是协变的
  • 数组是具体化的
    由于这两个差异,数组和泛型不能很好地混合。例如,创建泛型、参数化类型或类型参数的数组是非法的。 即new List<E>[]new List<String>[]new E[]均不合法。

数组是协变的

如果type2type1的子类型,那么下面一段代码是合法的

// Long 是 object的子类型,代码合法,但是会在运行时抛出异常
Object[] objectArray = new Long[1];
objectArray[0] = "I don't fit in"; // Throws ArrayStoreException

对于List 则没有上述问题

//编译时报错
List<Object> ol = new ArrayList<Long>(); // Incompatible types
ol.add("I don't fit in");

数组是具体化的

数组在运行时知道并强制执行他们的元素类型,如果试图将 String 元素放入一个 Long 类型的数组中,就在运行时会得到 ArrayStoreException;泛型是通过擦除来实现的,只在编译时进行约束,运行时丢弃(或擦除)元素类型信息。

当在转换为数组类型时遇到泛型数组创建错误或 unchecked 强制转换警告时,通常最好的解决方案是使用集合类型 List<E>,而不是数组类型 E[]。你可能会牺牲一些简洁性或性能,但作为交换,你可以获得更好的类型安全性和互操作性。
例如,假设你希望编写一个 Chooser 类,该类的构造函数接受一个集合,而单个方法返回随机选择的集合元素。

public class Chooser {
  private final Object[] choiceArray;

  public Chooser(Collection choices) {
    choiceArray = choices.toArray();
}

  public Object choose() {
    Random rnd = ThreadLocalRandom.current();
    return choiceArray[rnd.nextInt(choiceArray.length)];
  }
}

但是这样会出现一个问题,每次调用choose()后,都需要将结果进行一次强制转换,且很容易在运行时抛出异常。因此这里改为使用泛型

public class Chooser<T> {
  private final T[] choiceArray;

  public Chooser(Collection<T> choices) {
    //此处会编译报错
    choiceArray = choices.toArray();
  }

  public Object choose() {
    Random rnd = ThreadLocalRandom.current();
    return choiceArray[rnd.nextInt(choiceArray.length)];
  }
}

然而在编译时报错

Chooser.java:9: error: incompatible types: Object[] cannot be converted to T[]
choiceArray = choices.toArray();
^ where T is a type-variable:
T extends Object declared in class Chooser

到这也许会简单粗暴的把choiceArray = choices.toArray(); 变为 choiceArray = (T[]) choices.toArray();,进行强制转换。虽然这样解决了错误,但是又会派生一个警告:

# 强转可能会出现问题,不能保证在运行时转换的安全性,因为程序不知道类型 T 代表什么
 [unchecked] unchecked cast choiceArray = (T[]) choices.toArray();
^ required: T[], found: Object[]

注意: 虽然Chooser使用了泛型,在运行时元素类型会被抹去,但这样是仍然不安全的。

最终无错误无警告的版本:

public class Chooser<T> {
    private final List<T> choiceList;

    public Chooser(Collection<T> choices) {
        choiceList = new ArrayList<>(choices);
    }

    public T choose() {
        Random rnd = ThreadLocalRandom.current();
        return choiceList.get(rnd.nextInt(choiceList.size()));
    }
}

总之数组和泛型有非常不同的类型规则。数组是协变的、具体化的;泛型是不变的和可被擦除的。因此,数组提供了运行时类型安全,而不是编译时类型安全,对于泛型反之亦然。一般来说,数组和泛型不能很好地混合。如果你发现将它们混合在一起并得到编译时错误或警告,那么你的第一个反应该是将数组替换为 list。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 204,793评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,567评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,342评论 0 338
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,825评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,814评论 5 368
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,680评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,033评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,687评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 42,175评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,668评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,775评论 1 332
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,419评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,020评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,978评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,206评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,092评论 2 351
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,510评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容