1. 有界泛型

1.1 有界泛型的定义

       当我们需要一个工具类只用于做数值计算，或者只用于做集合的遍历，方法只希望接收Number或者Collection，不希望接受其他类型，否则就得写一大堆instanceof的if判断。 为了解决这个问题，我们需要定义泛型的上边界，即方法所能接收的层级最高的类型。

       在Java中，用extends关键字可以实现有界泛型的定义。格式为：<T extends UpperBoundClass>，其中UpperBoundClass为上边界类型。代码实例如下所示：

public static <T extends Number> void computeNumber(T number1, T number2) {
    //compute
}

public static <T extends Collection> void iter(T collection) {
    //iterate
}

代码清单1


       在使用代码清单1的工具方法的时，可以这么使用：

//compile success
Integer number1 = 0;
BigDecimal number2 = new BigDecimal("2");
computeNumber(number1, number2);
iter(new ArrayList<>(Arrays.asList("1", "2", "a")));
iter(new HashSet<>(Arrays.asList("1", "2", "a")));

//compile fail: Wrong 1st argument type
computeNumber("string1", number2);

代码清单2


       可见，只要定义了边界，泛型方法就只会接收符合条件的类型。而当传入不属于边界类型的子类时，将会出现编译时的参数类型错误。


1.2 对边界类型的访问

       除了可以限制类型之外，有界范型的定义还允许直接访问边界类型，比如：

public static <T extends Collection> void iter(T collection) {
    //iterate
    if (!collection.isEmpty()) {
        for (Object ele : collection) {
            System.out.println(ele);
        }
    }
}

代码清单3


       在代码清单3中，虽然方法参数collection的类型还未确定，依然可以访问边界类型的公有方法。


1.3 多重边界类型

       Java支持范型的多重边界的定义，但有一定的限制：

  • 支持多接口类型边界。
  • 支持有且仅有一个类边界及其他接口边界。
  • 不支持多个类边界。

       原因很简单，Java不支持类的多继承关系，所以一个类不可能有多个无关系的父类。 而接口可以多继承接口，所以支持多个接口类型边界。代码示例如下所示：

public static <T extends Number & Cloneable> void computeCloneableNumber(T number) {
    System.out.println(number.intValue());
}

public static <T extends Serializable & Cloneable> void visitCAndSObject(T object) {
    System.out.println(object);
}

public static interface CAndS extends Cloneable, Serializable {

}

public static class CloneableInteger extends Number implements Cloneable {
    private Integer data;

    public CloneableInteger(Integer data) {
        this.data = data;
    }

    public Integer getData() {
        return data;
    }

    ...
}

//调用
//compile success
computeCloneableNumber(new CloneableInteger(1));
visitCAndSObject(new CAndS(){});

//compile fail，提示Integer不能转成Cloneable
computeCloneableNumber(1);

代码清单4


       多重边界的范型，编译器类型擦出过后，总是保留最左侧的边界类型作为实际类型，在代码清单4中，computeCloneableNumber和visitCAndSObject在字节码中的方法参数分别为Number和Serializable：

public static <T extends java.lang.Number & java.lang.Cloneable> void computeCloneableNumber(T);
descriptor: (Ljava/lang/Number;)V

public static <T extends java.io.Serializable & java.lang.Cloneable> void visitCAndSObject(T);
descriptor: (Ljava/io/Serializable;)V


附件

       本博文所展示的源代码由此获得。


参考文献

[1] Josh Juneau.泛型：工作原理及其重要性[EB/OL].https://www.oracle.com/technetwork/cn/articles/java/juneau-generics-2255374-zhs.html，2019-07-02.
[2] The Java™ Tutorials - Generics[EB/OL].https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/generics/index.html，2019-07-02.
[3] The Java® Virtual Machine Specification[EB/OL].https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se10/html/jvms-4.html#jvms-4.3，2019-07-04.