Java 内部类和泛型的理解

Java 内部类

Java非静态内部类持有对外部类的引用，可以访问外部类的状态
使用方法 OuterClass.this.variable
编译结果 OuterClass$InnerClass

内部类访问修饰符可以为private，而普通类的修饰符不能是private，只可以具有包可见性或者公有可见性

实例化一个公有内部类：

Outer_Class outer = new Outer_Class();
Outer_Class.Inner_Class inner = outer.new Inner_Class();

1. 内部静态类不需要有指向外部类的引用；但非静态内部类需要持有对外部类的引用
2. 非静态内部类能够访问外部类的静态和非静态成员。静态类不能访问外部类的非静态成员,只能访问外部类的静态成员。
3. 一个非静态内部类不能脱离外部类实体被创建，一个非静态内部类可以访问外部类的数据和方法，因为他就在外部类里面。

注意

1. 内部类的静态域必须是final
2. 内部类不能有static方法

内部类似C++ 中的嵌套类，方便进行命名控制和访问控制

局部内部类

定义在方法内部，不能用private或public访问说明符修饰，作用域被限定到这个局部类的块中

局部类不仅可以访问外部类，还可以访问final局部变量

原理：
局部内部类有一个实例域（this$0），是外部类的引用
局部内部类对要访问的局部变量对应的备份
final表明初始化后不能再修改数据，保证了局部变量与局部类内部建立的拷贝是一致的

匿名内部类

如果只创建这个类的一个对象，可以不必命名，称为匿名内部类（anonymous inner class）
匿名内部类在声明的同时，进行实例化。用来重载类或者接口的方法

new AnonymousInner(){
      inner class methods and data
}

因为匿名类没有类名，所以也没有构造器，若有需要应该把参数传递给超类构造器
在构造参数的闭小括号后面跟一个开大括号，正在定义的就是匿名内部类

Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()){
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
       //处理对应的消息
    }
};

静态内部类

只是为了把一个类隐藏在另一个类的内部，不需要引用外围类的对象

静态内部类可以有静态域和方法
声明在接口中的内部类，自动成为public和static类

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接口

接口中可以包含常量，不能包含实例域，
可以包含静态方法，可以包含默认方法（用default修饰符标记）

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泛型

泛型编程(generic programming)可以方便代码被不同的类型重用
泛型的本质是参数化类型（Parametersized Type），操作的数据类型被指定为一个参数，这种类型参数可以用在类、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法

泛型方法的定义：类型变量放在修饰符的后面，返回类型的前面public <T> T getMiddle(T...a)
调用时可以省略类型参数，编译器可以自行推断

Java泛型实现是通过类型擦除实现的，类型参数被替换为原生类型（Raw Type）（或者说是限定类型），代码相应地方被插入类型强制转换，这实际是一种伪泛型
C++的泛型是真实的，例如List<int>和List<String>是两种不同的类型，编译生成不同的代码，成为这种泛型会导致类型膨胀

由于类型擦除，可能会影响多态性，引入桥方法（编译器实现的方法，实现对泛型擦除后的方法的覆盖）

注意：

• 运行时进行泛型类型查询只产生原始类型 ，例如

ArrayList<int> a ;
ArrayList<String> b; 
a.getClass()==b.getClass()//类型都是ArrayList.class

• 支持可变长度的泛型类型的参数，使用@SafeVarargs抑制警告

@SafeVarargs static <E> E[] array(E... array) {return array; }

• 不能在静态字段或方法中引用类型变量

private static T field; //错误

• 不能创建泛型数组，数组会记住元素的类型，如果存入类型不正确应该抛出ArrayStoreException异常，然而类型擦除使得泛型的参数类型消失，在运行中无法进行监测

但是允许创建通配符类型的数组

// Not really allowed.
List<String>[] lsa = new List<String>[10];
// OK, array of unbounded wildcard type.
List<?>[] lsa = new List<?>[10];

声明参数化类型的数组是可行的，所以可以实现如下的泛型数组

//HashMap中的泛型数组
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
//ConcurrentHashMap中的泛型数组
@SuppressWarnings("unchecked")
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];

通配符类型

通配符类型允许类型参数变化，通配符？，分为子类型限定、超类型限定和无限定。通配符不是类型变量，因此不能在代码中使用"?"作为一种类型

子类型限定
表示类型的上界，格式？ extends A
作用：主要用来读取数据，可以访问A及其子类型

超类型限定
表示类型的下界，限定为A和A的超类型，格式是？ super A特点：
作用：主要用来写入数据，可以写入A及其子类型

public static void addNumbers(List<? super Number> list) {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        list.add(i); //可以添加Integer以及它的子类
    }
}

举例：
Collections类中的public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list)方法的类型声明，可以处理T没有实现Comparable接口，而T的父类实现了的情况，类似于外部提供比较器的方法：
public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)

无限定通配符
用法 ？，例如List<?>，表示未知类型的list

• 如果方法可以通过Object类提供的函数实现功能
• 使用泛型类的方法，不依赖类型参数的情况，例如List.size List.clear

使用场景：

public static void printList(List<?> list) {
    for (Object elem: list)
        System.out.print(elem + " ");
    System.out.println();
}

List<Object> 和 List<?> 是不同的 ，List<?>只能插入null

综合理解

//定义 Level3 extends Level2，Level2 extends Level1
    public static void main(String[] args) {
        List<? extends Level2> a = new ArrayList<>();
        List<? super Level2> b = new ArrayList<>();
//        a.add(new Level1(0));
//        a.add(new Level2(0));    // 错误
//        a.add(new Level3(0));
        a.add(null); // works

        Level1 a1 = a.get(0);
        Level2 a2 = a.get(0);
//        Level3 a3 = a.get(0); //错误



//        b.add(new Level1(0));     //错误
        b.add(new Level2(0));
        b.add(new Level3(0));

        Object o = b.get(0);
//        Level1 b1 = b.get(0);
//        Level2 b2 = b.get(0);   // 错误
    }

虚拟机中的泛型类型信息

Class文件实际保留了泛型信息，位于在Signature属性中，类型擦除只是对Code属性中的字节码
可以通过反射读取相关信息，其核心是Type类型，根据其不同的子类型，获取泛型信息，具体方法可以查看API文档

Type的子类