根據《Java程式設計思想 (第4版)》中的描述,泛型出現的動機在於:
有許多原因促成了泛型的出現,而最引人注意的一個原因,就是為了創建容器類別。
泛型類別
容器類別應該算是最具重用性的類別庫之一。先來看一個沒有泛型的情況下的容器類別如何定義:
public class Container { private String key; private String value; public Container(String k, String v) { key = k; value = v; } public String getKey() { return key; } public void setKey(String key) { this.key = key; } public String getValue() { return value; } public void setValue(String value) { this.value = value; } }
Container類別保存了一對key-value鍵值對,但是類型是定死的,也就說如果我想要建立一個鍵值對是String-Integer類型的,目前這個Container是做不到的,必須再自訂。那麼這明顯重用性就非常低。
當然,我可以用Object來取代String,而且在Java SE5之前,我們也只能這麼做,由於Object是所有類型的基類,所以可以直接轉換。但是這樣靈活性還是不夠,因為還是指定類型了,只不過這次指定的類型層級更高而已,有沒有可能不指定類型?有沒有可能在運作時才知道具體的類型是什麼?
所以,就出現了泛型。
public class Container<K, V> { private K key; private V value; public Container(K k, V v) { key = k; value = v; } public K getKey() { return key; } public void setKey(K key) { this.key = key; } public V getValue() { return value; } public void setValue(V value) { this.value = value; } }
在編譯期,是無法知道K和V具體是什麼類型,只有在運行時才會真正根據類型來構造和分配記憶體。可以看一下現在Container類別對於不同類型的支援情況:
public class Main { public static void main(String[] args) { Container<String, String> c1 = new Container<String, String>("name", "findingsea"); Container<String, Integer> c2 = new Container<String, Integer>("age", 24); Container<Double, Double> c3 = new Container<Double, Double>(1.1, 2.2); System.out.println(c1.getKey() + " : " + c1.getValue()); System.out.println(c2.getKey() + " : " + c2.getValue()); System.out.println(c3.getKey() + " : " + c3.getValue()); } }
輸出:
name : findingsea age : 24 1.1 : 2.2
泛型介面
在泛型介面中,生成器是一個很好的理解,看如下的生成器介面定義:
public interface Generator<T> { public T next(); }
接著定義一個生成器類別來實作這個介面:
public class FruitGenerator implements Generator<String> { private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"}; @Override public String next() { Random rand = new Random(); return fruits[rand.nextInt(3)]; } }
呼叫:
public class Main { public static void main(String[] args) { FruitGenerator generator = new FruitGenerator(); System.out.println(generator.next()); System.out.println(generator.next()); System.out.println(generator.next()); System.out.println(generator.next()); } }
輸出:
Banana Banana Pear Banana
泛型方法
一個基本的原則是:無論何時,只要你能做到,你就應該盡量使用泛型方法。也就是說,如果使用泛型方法可以取代將整個類別泛化,那麼應該有限採用泛型方法。下面來看一個簡單的泛型方法的定義:
public class Main { public static <T> void out(T t) { System.out.println(t); } public static void main(String[] args) { out("findingsea"); out(123); out(11.11); out(true); } }
可以看到方法的參數徹底泛化了,這個過程涉及到編譯器的類型推導和自動打包,也就說原來需要我們自己對類型進行的判斷和處理,現在編譯器幫我們做了。這樣在定義方法的時候不必考慮以後到底需要處理哪些類型的參數,大大增加了程式設計的彈性。
再看一個泛型方法和可變參數的例子:
public class Main { public static <T> void out(T... args) { for (T t : args) { System.out.println(t); } } public static void main(String[] args) { out("findingsea", 123, 11.11, true); } }
輸出和前一段程式碼相同,可以看到泛型可以和可變參數非常完美的結合。