诊断Java代码: 轻松掌握Java泛型

J2SE 1.5 － 代号为 Tiger － 计划在 2003 年年底发布。我一直都热衷于尽可能多地收集有关即将推出的新技术的预告信息，因此我将撰写一系列的文章，讨论可从 V1.5 中获得的新的和经过重组的特性，本文是第一篇。我特别想谈谈泛型类型并重点讲述在 Tiger 中为了支持它们而进行的更改和调整。

在许多方面，Tiger 肯定是迄今为止在 Java 编程方面（包括对源语言语法的重大扩展）所取得的最大进步。Tiger 中计划进行的最显著的变化是添加泛型类型，正如在 JSR-14 原型编译器中所预先展示的那样（您可以立即免费下载该编译器；请参阅 参考资料）。

让我们从介绍泛型类型是什么以及添加了什么特性来支持它们开始吧。

数据类型转换和错误

为理解泛型类型为何如此有用，我们要将注意力转向 Java 语言中最容易引发错误的因素之一 － 需要不断地将表达式向下类型转换（downcast）为比其静态类型更为具体的数据类型（请参阅 参考资料中的“The Double Descent bug pattern”，以了解进行数据类型转换时，可能会碰到的麻烦的某些方面）。

程序中的每个向下类型转换对于 ClassCastException 而言都是潜在的危险，应当尽量避免它们。但是在 Java 语言中它们通常是无法避免的，即便在设计优良的程序中也是如此。

在 Java 语言中进行向下类型转换最常见的原因在于，经常以专用的方式来使用类，这限制了方法调用所返回的参数可能的运行时类型。例如，假定往 Hashtable 中添加元素并从中检索元素。那么在给定的程序中，被用作键的元素类型和存储在散列表中的值类型，将不能是任意对象。通常，所有的键都是某一特定类型的实例。同样地，存储的值将共同具有比 Object 更具体的公共类型。

但是在目前现有的 Java 语言版本中，不可能将散列表的特定键和元素声明为比 Object 更具体的类型。在散列表上执行插入和检索操作的类型特征符告诉我们只能插入和删除任意对象。例如， put 和 get 操作的说明如下所示：

清单 1. 插入／检索类型说明表明只能是任意对象

class Hashtable { 　 Object put(Object key, Object value) {...} 　 Object get(Object key) {...} 　 ... }

因此，当我们从类 Hashtable 的实例检索元素时，比如，即使我们知道在 Hashtable 中只放了 String ，而类型系统也只知道所检索的值是 Object 类型。在对检索到的值进行任何特定于 String 的操作之前，必须将它强制转换为 String ，即使是将检索到的元素添加到同一代码块中，也是如此！

清单 2. 将检索到的值强制转换成 String

import java.util.Hashtable; class Test { 　 public static void main(String[] args) { 　　 Hashtable h = new Hashtable(); 　　 h.put(new Integer(0), "value"); 　　 String s = (String)h.get(new Integer(0)); 　　 System.out.println(s); 　 } }

请注意 main 方法主体部分的第三行中需要进行的数据类型转换。因为 Java 类型系统相当薄弱，因此代码会因象上面那样的数据类型转换而漏洞百出。这些数据类型转换不仅使 Java 代码变得更加拖沓冗长，而且它们还降低了静态类型检查的价值（因为每个数据类型转换都是一个选择忽略静态类型检查的伪指令）。我们该如何扩展该类型系统，从而不必回避它呢？

诊断Java代码: 轻松掌握Java泛型(2)

用泛型类型来解决问题！

要消除如上所述的数据类型转换，有一种普遍的方法，就是用 泛型类型来增大 Java 类型系统。可以将泛型类型看作是类型“函数”；它们通过类型变量进行参数化，这些类型变量可以根据上下文用各种类型参数进行 实例化。

例

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