本文首发于个人网站：Java中的泛型（二）
泛型可以应用于同一个类，该类可以针对多种类型使用，例如构建一个RedisTemplateService组件，用于处理当前应用中所有对象的缓存操作。这篇文章主要介绍泛型应用于接口、方法和匿名内部类的一些知识点和使用案例，也包括《Java编程思想》中对应的练习题的解读。
泛型接口
泛型应用于接口，是工厂方法设计模式的一种应用。我使用《Java编程思想》中的例子进行了练习。
下面这个例子中，CoffeeGenerator用于生成随机的Coffee对象。
package org.java.learn.generics.coffee;
import org.apache.commons.lang3.RandomUtils;
import org.java.learn.util.Generator;
import java.util.Iterator;
/**
* 实现Iterable接口，表示当前类可以用在循环语句中
*
* 作用: User: duqi Date: 2017/11/30 Time: 22:58
*/
public class CoffeeGenerator implements Generator<Coffee>, Iterable<Coffee> {
private Class[] types = {Latte.class, Mocha.class, Cappuccino.class, Americano.class, Breve.class};
private int size = 0;
public CoffeeGenerator() {
}
/**
* 末端哨兵，在case2中for-each语句中，告诉程序什么时候停止
* @param size
*/
public CoffeeGenerator(int size) {
this.size = size;
}
@Override
public Coffee next() {
try {
return (Coffee) types[RandomUtils.nextInt(0, types.length-1)].newInstance();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException();
}
}
class CoffeeIterator implements Iterator<Coffee> {
/**
* 内部类可以直接访问外部类的属性
*/
int count = size;
@Override
public boolean hasNext() {
return count > 0;
}
@Override
public Coffee next() {
count--;
return CoffeeGenerator.this.next();
}
@Override
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
}
@Override
public Iterator<Coffee> iterator() {
return new CoffeeIterator();
}
public static void main(String[] args) {
//case1：测试CoffeeGenerator的next()方法；
CoffeeGenerator gen = new CoffeeGenerator();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(gen.next());
}
//case2: 测试在for-each语句中生成对象
for (Coffee coffee: new CoffeeGenerator(5)) {
System.out.println(coffee);
}
}
}
再看一个例子，使用Generator<T>接口生成Fibonacci数列。
package org.java.learn.generics.coffee;
import org.java.learn.util.Generator;
/**
* 作用: User: duqi Date: 2017/12/2 Time: 13:59
*/
public class Fibonacci implements Generator<Integer> {
private int count = 0; //全部是int基本类型，但是类型参数是Integer
@Override
public Integer next() {
return fib(count++);
}
private int fib(int n) {
if (n < 2) {
return 1;
}
return fib(n - 2) + fib(n - 1);
}
public static void main(String[] args) {
Fibonacci fibonacci = new Fibonacci();
for (int i = 0; i < 18; i++) {
System.out.print(fibonacci.next() + " ");
}
}
}
如果希望将这个Fibonacci生成器用于循环语句，书中的例子用的是继承Fibonacci，写一个IterableFibonacci类，该类实现了Iterable接口。在练习7中，作者提示可以使用“组合代替继承”实现同样的功能，我尝试自己做了下，这是我的实现：
package org.java.learn.generics;
import java.util.Iterator;
/**
* 组合代替继承，实现适配器模式
*
* IterableFibonacci2适配Fibonacci为可被循环语句使用的生成器
*
* 作用: User: duqi Date: 2017/12/2 Time: 14:08
*/
public class IterableFibonacci2 implements Iterable<Integer> {
//末端哨兵
private int n;
private Fibonacci fibonacci; //组合代替继承
public IterableFibonacci2(int n, Fibonacci fibonacci) {
this.n = n;
this.fibonacci = fibonacci;
}
@Override
public Iterator<Integer> iterator() {
return new Iterator<Integer>() {
@Override
public boolean hasNext() {
return n > 0;
}
@Override
public Integer next() {
n--;
return fibonacci.next();
}
@Override
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
};
}
public static void main(String[] args) {
for (int i: new IterableFibonacci2(18, new Fibonacci())) {
System.out.print(i + " ");
}
}
}
泛型方法
知识点总结
- 如果使用泛型方法可以取代将整个类（或接口）泛型化，那么就应该只使用泛型方法；
- static方法要使用泛型能力，就必须成为泛型方法；
-
类型推断：这是编译器的特性。在使用泛型类的时候，必须在创建对象的时候指定类型参数的值，但是在使用泛型方法时候，不必指明参数类型。
- 类型推断只对赋值操作有效
- 泛型方法与可变参数可以一起使用
例子1：使用Generator的泛型方法
package org.java.learn.generics;
import org.java.learn.generics.coffee.Coffee;
import org.java.learn.generics.coffee.CoffeeGenerator;
import org.java.learn.util.Generator;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
/**
* 作用: User: duqi Date: 2017/12/2 Time: 14:58
*/
public class Generators {
/**
* 泛型方法的定义格式——将泛型参数列表放在方法的返回值左面
*/
public static <T> Collection<T> fill(Collection<T> coll, Generator<T> gen, int n) {
for (int i = 0; i < n; i++) {
coll.add(gen.next());
}
return coll;
}
public static void main(String[] args) {
Collection<Coffee> coffees = fill(new ArrayList<>(), new CoffeeGenerator(), 4);
for (Coffee coffee : coffees) {
System.out.println(coffee);
}
Collection<Integer> numers = fill(new ArrayList<>(), new Fibonacci(), 12);
for (int i : numers) {
System.out.print(i + " ");
}
}
}
例子2：一个通用的Generator
下面这个例子，是一个通用的生成器，只需要传入指定的类型，就可以生成对应类型的对象。
package org.java.learn.util;
/**
* 作用: User: duqi Date: 2017/12/2 Time: 15:04
*/
public class BasicGenerator<T> implements Generator<T> {
private Class<T> type;
public BasicGenerator(Class<T> type) {
this.type = type;
}
@Override
public T next() {
try {
return type.newInstance();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
throw new RuntimeException(e);
}
}
public static <T> Generator<T> create(Class<T> type) {
return new BasicGenerator<>(type);
}
}
上面这段代码可以创建什么类的对象呢？（1）public的类；（2）含有默认构造器的类；这里给出一个例子：
package org.java.learn.generics;
/**
* 作用: User: duqi Date: 2017/12/2 Time: 15:10
*/
public class CountedObject {
private static long counter = 0;
private final long id = counter++;
public long getId() {
return id;
}
@Override
public String toString() {
return "CounteredObject " + id;
}
}
然后再给出一个使用上述构造器的例子，书中的例子是使用BasicGenerator的create()方法，我这里还实现了练习14中提到的方法，参见：
package org.java.learn.generics;
import org.java.learn.util.BasicGenerator;
import org.java.learn.util.Generator;
/**
* 作用: User: duqi Date: 2017/12/2 Time: 15:11
*/
public class BasicGeneratorDemo {
public static void main(String[] args) {
Generator<CountedObject> gen = BasicGenerator.create(CountedObject.class);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(gen.next());
}
//练习14：不使用create方法，使用显式的构造器
Generator<CountedObject> generator = new BasicGenerator<>(CountedObject.class);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(generator.next());
}
}
}
例子3：简化元组的使用
之前的一篇文章里，已经实现过TwoTuple、ThreeTuple等工具类，但是使用的时候还不太方便，这里利用泛型方法实现一个工具类，可以简化元组的使用。
package org.java.learn.util.tuple;
/**
* 作用: User: duqi Date: 2017/12/2 Time: 15:21
*/
public class Tuple {
public static <A, B> TwoTuple<A, B> tuple(A a, B b) {
return new TwoTuple<>(a, b);
}
public static <A, B, C> ThreeTuple<A, B, C> tuple(A a, B b, C c) {
return new ThreeTuple<>(a, b, c);
}
public static <A, B, C, D> FourTuple<A, B, C, D> tuple(A a, B b, C c, D d) {
return new FourTuple<>(a, b, c, d);
}
}
这个工具类的使用例子如下：
package org.java.learn.util.tuple;
import org.java.learn.generics.coffee.Breve;
import org.java.learn.generics.coffee.Cappuccino;
import static org.java.learn.util.tuple.Tuple.*;
/**
* 作用: User: duqi Date: 2017/12/2 Time: 15:24
*/
public class TupleTest {
static TwoTuple<String, Integer> f() {
return tuple("hi", 47);
}
static TwoTuple f2() {
return tuple("hi", 47);
}
static ThreeTuple<Breve, String, Integer> g() {
return tuple(new Breve(), "hi", 44);
}
static FourTuple<Cappuccino, Breve, String, Integer> h() {
return tuple(new Cappuccino(), new Breve(), "hi", 447);
}
public static void main(String[] args) {
TwoTuple<String, Integer> ttsi = f();
System.out.println(ttsi);
/**
* 这里没有发出告警，是因为我们将f2()的返回值直接返回，并没有再尝试转为参数化对象；
*/
System.out.println(f2());
System.out.println(g());
System.out.println(h());
/**
* 练习15：这里尝试将f2的返回值转为一个参数化对象，就收到了报警
*/
TwoTuple<String, Integer> ttsi2 = f2();
}
}
例子4：一个Set实用工具
书中提供了一个Sets工具类，用于实现常用的集合操作，代码如下：
package org.java.learn.util;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
/**
* 作用: User: duqi Date: 2017/12/2 Time: 15:40
*/
public class Sets {
/**
* A和B的并集
* @param a
* @param b
* @param <T>
* @return
*/
public static <T> Set<T> union(Set<T> a, Set<T> b) {
Set<T> result = new HashSet<>(a);
result.addAll(b);
return result;
}
/**
* A和B的交集
* @param a
* @param b
* @param <T>
* @return
*/
public static <T> Set<T> intersection(Set<T> a, Set<T> b) {
Set<T> result = new HashSet<>(a);
result.retainAll(b);
return result;
}
/**
* A和B的差集，将A中移除B中的元素
* @param superset
* @param subset
* @param <T>
* @return
*/
public static <T> Set<T> difference(Set<T> superset, Set<T> subset) {
Set<T> result = new HashSet<>(superset);
result.removeAll(subset);
return result;
}
/**
* A和B中所有的元素，减去A和B的交集，剩下的元素
* @param a
* @param b
* @param <T>
* @return
*/
public static <T> Set<T> complement(Set<T> a, Set<T> b) {
return difference(union(a, b), intersection(a, b));
}
}
# 总结
- 本节涉及的知识点：泛型接口、泛型方法
- 本节练习用的代码：LearnJava
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