我们为什么需要泛型,即泛型有什么用?
首先举两个例子
1.1 求和函数
实际开发中,经常有数值类型求和的需求,例如实现int类型的加法, 有时候还需要实现long类型的求和 如果还需要double类型的求和,又需要重新在重载一个输入是double类型的add方法。
public int addInt(int x,int y){
return x+y;
}
public float addFloat(float x,float y){
return x+y;
}
如果没有泛型,我们需要写不少重复代码
1.2 List中添加元素
List list = new ArrayList();
list.add("mark");
list.add("OK");
list.add(100);
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String name = list.get(i); // 1
System.out.println("name:" + name);
}
1.list默认是Object类型,因此可以存任意类型数据
2.但是当取出来时,我们并不知道取出元素的类型,就需要进行强制类型转换了,并且容易出错
1.3 泛型机制的优点
从上面的两个例子我们可以直观的得出泛型机制的优点
1.使用泛型可以编写模板代码来适应任意类型,减少重复代码
2.使用时不必对类型进行强制转换,方便且减少出错机会
2.1 什么是泛型擦除?
大家都知道,Java的泛型是伪泛型,这是因为Java在编译期间,所有的泛型信息都会被擦掉,正确理解泛型概念的首要前提是理解类型擦除。
Java的泛型基本上都是在编译器这个层次上实现的,在生成的字节码中是不包含泛型中的类型信息的,使用泛型的时候加上类型参数,在编译器编译的时候会去掉,这个过程就是泛型擦除。
举个例子:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
ArrayList list1 = new ArrayList();
list1.add("abc");
ArrayList list2 = new ArrayList();
list2.add(123);
System.out.println(list1.getClass() == list2.getClass());
}
}
如上list1.getClass==list2.getClass返回true,说明泛型类型String和Integer都被擦除掉了,只剩下原始类型
Java的泛型也可以被称作是伪泛型
-
真泛型:泛型中的类型是真实存在的。
-
伪泛型:仅于编译时类型检查,在运行时擦除类型信息。
看到这里我们可以自然地引出下一个问题,为什么Java中的泛型是伪泛型,为什么要这样实现?
2.2 为什么需要泛型擦除?
泛型擦除看起来有些反直觉,有些奇怪。为什么Java不能像C#一样实现真正的泛型呢?为什么Java的泛型要用"擦除"实现
单从技术来说,Java是完全100%能实现我们所说的真泛型,而之所以选择使用泛型擦除主要是从API兼容的角度考虑的
导致Java 5引入的泛型采用擦除式实现的根本原因是兼容性上的取舍,而不是“实现不了”的问题。
举个例子,Java到1.4.2都没有支持泛型,而到Java 5突然支持泛型了,要让以前编译的程序在新版本的JRE还能正常运行,就意味着以前没有的限制不能突然冒出来。
假如在没有泛型的Java里,我们有程序使用了java.util.ArrayList类,而且我们利用了它可以存异质元素的特性:
ArrayList things = new ArrayList();
things.add(Integer.valueof(42));
things.add("Hello World")
为了这段代码在Java 5引入泛型之后还必须要继续可以运行,有两种设计思路
1.需要泛型化的类型(主要是容器(Collections)类型),以前有的就保持不变,然后平行地加一套泛型化版本的新类型;
2.直接把已有的类型泛型化,让所有需要泛型化的已有类型都原地泛型化,不添加任何平行于已有类型的泛型版。
.NET在1.1 -> 2.0的时候选择了上面选项的1,而Java则选择了2。
从Java设计者的角度看,这个取舍很明白。
.NET在1.1 -> 2.0的时候,实际的应用代码量还很少(相对Java来说),而且整个体系都在微软的控制下,要做变更比较容易;
而Java在1.4.2 -> 5.0的时候,Java已经有大量程序部署在生产环境中,已经有很多应用和库程序的代码。
如果这些代码在新版本的Java中,为了使用Java的新功能(例如泛型)而必须做大量源码层修改,那么新功能的普及速度就会大受影响。
2.3 泛型擦除后retrofit是怎么获取类型的?
Retrofit是如何传递泛型信息的?
上一段常见的网络接口请求代码:
public interface GitHubService {
@GET("users/{user}/repos")
Call<List> listRepos(@Path("user") String user);
}
使用jad查看反编译后的class文件:
import retrofit2.Call;
public interface GitHubService
{
public abstract Call listRepos(String s);
}
可以看到class文件中已经将泛型信息给擦除了,那么Retrofit是如何拿到Call<List>的类型信息的?
我们看一下retrofit的源码
static ServiceMethod parseAnnotations(Retrofit retrofit, Method method) {
...
Type returnType = method.getGenericReturnType();
...
}
public Type getGenericReturnType() {
// 根据 Signature 信息 获取 泛型类型
if (getGenericSignature() != null) {
return getGenericInfo().getReturnType();
} else {
return getReturnType();
}
}
可以看出,retrofit是通过getGenericReturnType来获取类型信息的
jdk的Class 、Method 、Field 类提供了一系列获取 泛型类型的相关方法。
以Method为例,getGenericReturnType获取带泛型信息的返回类型 、 getGenericParameterTypes获取带泛型信息的参数类型。
问:泛型的信息不是被擦除了吗?
答:是被擦除了, 但是某些(声明侧的泛型,接下来解释) 泛型信息会被class文件 以Signature的形式 保留在Class文件的Constant pool中。
通过javap命令 可以看到在Constant pool中#5 Signature记录了泛型的类型。
Constant pool:
#1 = Class #16 // com/example/diva/leet/GitHubService
#2 = Class #17 // java/lang/Object
#3 = Utf8 listRepos
#4 = Utf8 (Ljava/lang/String;)Lretrofit2/Call;
#5 = Utf8 Signature
#6 = Utf8 (Ljava/lang/String;)Lretrofit2/Call<Ljava/util/List<Lcom/example/diva/leet/Repo;>;>;
#7 = Utf8 RuntimeVisibleAnnotations
#8 = Utf8 Lretrofit2/http/GET;
#9 = Utf8 value
#10 = Utf8 users/{user}/repos
#11 = Utf8 RuntimeVisibleParameterAnnotations
#12 = Utf8 Lretrofit2/http/Path;
#13 = Utf8 user
#14 = Utf8 SourceFile
#15 = Utf8 GitHubService.java
#16 = Utf8 com/example/diva/leet/GitHubService
#17 = Utf8 java/lang/Object
{
public abstract retrofit2.Call<java.util.List<com.example.diva.leet.Repo>> listRepos(java.lang.String);
flags: ACC_PUBLIC, ACC_ABSTRACT
Signature: #6 // (Ljava/lang/String;)Lretrofit2/Call<Ljava/util/List<Lcom/example/diva/leet/Repo;>;>;
RuntimeVisibleAnnotations:
0: #8(#9=s#10)
RuntimeVisibleParameterAnnotations:
parameter 0:
0: #12(#9=s#13)
}
这就是我们retrofit中能够获取泛型类型的原因
2.4 Gson解析为什么要传入内部类
Gson是我们常用的json解析库,一般是这样使用的
// Gson 常用的情况
public List parse(String jsonStr){
List topNews = new Gson().fromJson(jsonStr, new TypeToken<List>() {}.getType());
return topNews;
}
我们这里可以提出两个问题
1.Gson是怎么获取泛型类型的,也是通过Signature吗?
2.为什么Gson解析要传入匿名内部类?这看起来有些奇怪
2.4.1 那些泛型信息会被保留,哪些是真正的擦除了?
上面我们说了,声明侧泛型会被记录在Class文件的Constant pool中,使用侧泛型则不会
声明侧泛型主要指以下内容
1.泛型类,或泛型接口的声明 2.带有泛型参数的方法 3.带有泛型参数的成员变量
使用侧泛型
也就是方法的局部变量,方法调用时传入的变量。
Gson解析时传入的参数属于使用侧泛型,因此不能通过Signature解析
2.4.2 为什么Gson解析要传入匿名内部类
根据以上的总结,方法的局部变量的泛型是不会被保存的
Gson是如何获取到List<String>的泛型信息String的呢?
Class类提供了一个方法public Type getGenericSuperclass() ,可以获取到带泛型信息的父类Type。
也就是说java的class文件会保存继承的父类或者接口的泛型信息。
所以Gson使用了一个巧妙的方法来获取泛型类型:
1.创建一个泛型抽象类TypeToken <T> ,这个抽象类不存在抽象方法,因为匿名内部类必须继承自抽象类或者接口。所以才定义为抽象类。
2.创建一个 继承自TypeToken的匿名内部类, 并实例化泛型参数TypeToken<String>
3.通过class类的public Type getGenericSuperclass()方法,获取带泛型信息的父类Type,也就是TypeToken<String>
总结:Gson利用子类会保存父类class的泛型参数信息的特点。 通过匿名内部类实现了泛型参数的传递。
3.1 PECS介绍
PECS的意思是Producer Extend Consumer Super,简单理解为如果是生产者则使用Extend,如果是消费者则使用Super,不过,这到底是啥意思呢?
PECS是从集合的角度出发的
架构学习资料
由于篇幅限制小编,pdf文档的详解资料太全面,细节内容实在太多啦,所以只把部分知识点截图出来粗略的介绍,每个小节点里面都有更细化的内容!
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