Java 程序经验小结：编程更好的使用泛型以替代原生态类型

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发布于: 2021 年 01 月 23 日

1、写在开头

Java1.5 发行版增加了泛型（Generic）。

泛型出现前，集合读取的每个对象都必须进行转换，如果不小心插入类型错误对的对象，运行时的转换处理会报错。

泛型出现后，我们通过泛型可以告诉编译器每个集合可以接受哪些对象类型，让编译器自动为集合的元素插入进行转化，并且在编译时告知我们是否插入了类型错误的对象。

2、一些泛型的专业术语

泛型类或泛型接口：声明中具有一个或多个类型参数（type parameter）的类或者接口，统称为泛型。eg，jdk1.5 之后，List 接口只有单个类型参数 E，表示列表的元素类型，所以他的接口名称应该是 List<E>，但是人们常常把它简称为 List。
参数化的类型（parameterized type），构成格式是：类或接口的名称 + 尖括号（<>）将泛型形式参数的实际类型参数列表括起来。
每个泛型都定义类一个 原生态类型（raw type），即不带任何实际类型参数的泛型名称。eg，List<E> 对应的原生态类型是 List。原生态类型就相当于从类型声明中删除了泛型信息。

3、泛型助于在编译期及早发现错误

使用泛型进行编码，有两个好处：

优点 1：让编写代码时在编译期及早发现错误，并且助于定位报错位置
优点 2：集合使用泛型，从集合中遍历元素时不需要再进行手工转换了（编译器替我们完成隐式转换，并确保过程不会失败，无论我们使用的是否 for-each 循环）

下面我们通过一个例子阐述清楚，代码如下：

/**   * @exception ClassCastException   */  private static void testGenericeBeforejdk5() {    Collection stamps = new ArrayList();    stamps.add(new Coin());    for (Iterator i = stamps.iterator(); i.hasNext();){      Stamp next = (Stamp)i.next(); //ClassCastException    }  }  private static void testGenericeAfterjdk5() {    Collection<Stamp> stamps = new ArrayList();    stamps.add(new Coin());//编译器告诉我们错误  }    // 两个测试内部类  static class Stamp{}  static class Coin{}

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testGenericeBeforejdk5()方法里，我们希望 stamps 集合只会存放 Stamp 类元素，但是编码时还是不小心把一个 coin 放进了这个集合。那么程序是不会在编译时告诉程序员这个问题的，而是等到代码真正运行时，出现了异常。

运行异常：

 	Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException:   effectivejava.no23.TestGeneric$Coin cannot be cast to effectivejava.no23.TestGeneric$Stamp    at effectivejava.no23.TestGeneric.testGenericeBeforejdk5(TestGeneric.java:26)    at effectivejava.no23.TestGeneric.main(TestGeneric.java:14)

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testGenericeAfterjdk5()方法里，我们使用了泛型定义了集合的参数类型。通过这条声明，编译器知道 stamps 集合应该只包含 Stamp 实例，并给以保证。因此在代码开发时，我们不小心将一个 coin 实例放进 stamps 集合时，编译器会及时提醒我们并产生一条编译错误信息，准确告知程序员哪里出现错误。

编译报错：


Error:(20, 28) java: 不兼容的类型: effectivejava.no23.TestGeneric.Coin无法转换为effectivejava.no23.TestGeneric.Stamp

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通过比较，我们还能发现，集合使用泛型，从集合中遍历元素时不需要再进行手工转换了。

4 、原生类型与泛型类型的区别

其一、使用原生态类型，会失掉泛型在安全性和其他表述性方面的优势。

为什么继续允许使用原生态类型呢？Java 平台发展至今，已经存在大量的没有使用泛型的 Java 代码了，人们认为让所有这些代码保持合法，且能够与泛型的代码互用，为了这个“移植兼容性”（Migration Compatibility）需求，促成了支持原生态类型的决定。

其二、原生态类型 List 和参数化类型 List<Object>有区别。

原生态类型 List，逃避了泛型检查，List<Object>则明确告知编译器：它能够持有任意类型的对象。eg，List<String>可以传递给 List，但不能传递给 List<Object>。
泛型有子类型化（subtyping）的规则。List<String> 是原生态类型 List 的一个子类型，但不是 List<Object> 的子类型。

下面通过一个例子解读两者的区别：

 private static void testSubTyping() {    List<String> strings = new ArrayList<String>();    unsafeAdd(strings, new Integer(110));    String s = strings.get(0); // exception while run the method;  }    /**   * 方法使用了原生态类型，所以可以编译。   */  private static void unsafeAdd(List list, Object o) {    list.add(0);  }    /**   * 方法使用了List<Object>替代原生态类型，所以编译不会通过。   */  private static void unsafeAddV2(List<Object> list, Object o) {    list.add(0);  }

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结论：使用 List 这样的原生态类型会丢掉类型安全性，但是使用 List<Object> 这样的参数化类型则不会。

5、泛型的不推荐使用场景

不要在新代码中使用原生态类型，这条规则有两个小小的例外，原因是：泛型信息可以在运行时被编译器擦除了。

在类文字（class literal）中必须使用原生态类型，规范不允许使用参数化类型（但允许数组类型和基本类型）[JLS，15.8.2]

ClassLiteral:
    TypeName {[ ]} . class
    NumericType {[ ]} . class
    boolean {[ ]} . class
    void . class

A class literal is an expression consisting of the name of a class, interface, array, or primitive type, or the pseudo-type void, followed by a '.' and the token class.
https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-15.html#jls-15.8.2

instanceof 操作符对“无限制通配符”的参数化类型是无效非法的。，由于泛型信息在运行中被擦除了，这种情况下，尖括号(<>)和问号（?）显得多余了。

  private static void testInstanceOfInvalidOnGeneric(Object o) {    if (o instanceof Set){      //一旦确定o是个Set，必须转换为通配符类型Set<?>，而不是原生态类型Set。这样能避免后续代码出现运行时异常。      Set<?> set = (Set<?>) o;    }  }

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