lukviktor / generics_java

Generics_JAVA. Обобщение типов

Обобщения.

Обобщения – это способность класса/интерфейса/метода быть универсальными в определении типов данных, с которыми они работают. Пользователи, в свою очередь, могут быть конкретными в типах данных во время создания объекта или вызова метода.

Появление обобщений привнесло свои преимущества в код:

• Безопасность типа - обобщения обеспечивают безопасность типа во время компиляции. Это возможно, так как ошибки, связанные с использованием типов данных, и ошибки, которые могли возникнуть во время исполнения, теперь выявляются на этапе компиляции.
• Ненужность приведения типов - обобщения устраняют необходимость явного приведения типов между объектами, поскольку компилятор уже информирован, с какими типами данных производится работа.
• Однородные коллекции - обобщения обеспечивают возможность создания проверяемых компилятором однородных коллекций. Другими словами, обобщения гарантируют, что все операции с элементами коллекции являются корректными, так как компилятор информирован о типах элементов коллекции и может выполнить проверки.

[доступ] class/interface имя класса/интерфейса<T1, T2, ..., Tn>

<T1, T2, ..., Tn> - Компонент “Параметр типа” всегда указывается в угловых скобках (<>)

T - Аргумент типа может быть любым ссылочным типом: класс или интерфейс.
Примитивный тип не может использоваться в качестве аргумента типа.

Существуют соглашения по обозначению параметра типа. Наиболее часто используемые обозначения параметров типов:

• Е – Element: для элементов коллекций
• T – Type: для любого типа
• K – Key: для ключа
• V – Value: для значения
• N – Number: для числовых данных
• S, U, V и так далее - для 2, 3, 4 параметров типа.

Итог:

• Обобщение — это универсальность класса/интерфейса/метода в определении типов данных, с которыми они работают. Оно позволяет пользователю использовать конкретные типы данных при вызове метода или во время создания объекта.
• Обобщения делают код более стабильным, так как позволяют компилятору обнаруживать большинство ошибок.
• Пустой набор параметров типа (<>) может заменить аргументы типа, необходимые для вызова конструктора универсального класса. Такая пара скобок называется бриллиантовым (алмазным) оператором.
• Сырой (raw) тип — это название универсального класса или интерфейса без каких-либо аргументов типа.

Обобщение методов

Обычно параметризованный/обобщенный метод определяет базовый набор операций, которые будут применяться к разным типам данных, получаемых методом в качестве параметра. Обобщенными могут быть описаны:

• методы класса (статические)
• методы экземпляра (не статические)
• конструкторы.

При описании обобщенного метода местоположение параметра типа всегда указывается после модификатора доступа и перед типом возвращаемого значения.

[доступ] <T> тип_возвращаемого_значения имя_метода(T arg) {}

    Пример
    
class GenericMethod {
    public static ‹T› byte asByte(T num) {
        if (num instanceof Number) {
            return ((Number) num).byteValue(); 
        }
        return 0;
    }
}

Рассмотрим, как можно вызвать обобщенный метод в зависимости от его типа.

Обобщенный метод экземпляра:

ссылка_на_экземпляр.<Type>имя_метода(перечень аргументов, один из которых обязательно относится к типу Type);

Обобщенный метод класса (статический):

имя_класса.<Type>имя_метода(перечень аргументов, один из которых обязательно относится к типу Type);

Пример

class Box‹T› {
    private T value;

    public Box(T value) {
        this.value = value;
    }

    public static ‹V› Box‹V› box(V value) {
        return new Box‹›(value);
    }
}

class BoxProvider {
    public ‹T› Box‹T› box(T value) {
        return new Box‹›(value);
    }
}

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Box‹String› box1 = Box.‹String›box("1"); // a box with String 
        Box‹Integer› box2 = new BoxProvider().‹Integer>box(2); // a box with Integer 
    }
}

В следующем примере описывается класс Main, в котором вызывается статический обобщенный метод asByte() с аргументами типа Integer, Float и Character.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(GenericMethod.asByte(Integer.valueOf(7)));
        System.out.println(GenericMethod.asByte(Float.valueOf(7.0F)));
        System.out.println(GenericMethod.asByte(Character.valueOf('7')));
    }
}

Итог:

• Обобщенный метод определяет базовый набор операций с разными типами данных, получаемых методом в качестве параметра.
• Методы класса (статические), методы экземпляра (не статические) и конструкторы могут быть описаны как обобщенные.

Ограничения и подчистка. Обобщение и наследование

Иногда при описании обобщенного типа или метода известно, что он не предполагается для работы с любым типом данных. Иными словами, не все типы данных можно использовать с обобщенным классом или методом. Например, обобщенный класс описывается для работы с числовыми типами данных и использование типов, не поддерживающих операции над числовыми данными, приведет к ошибке.

Во избежание таких ошибок и дополнительных проверок на параметр типа можно установить границы. Они могут быть двух видов:

• верхняя граница - описывается как и означает, что T может быть только типом Type или его подтипом
• нижняя граница - описывается как и означает, что T может быть только типом Type или его супертипом

Подстановочный тип (wildcard)

Подстановочный тип (wildcard) означает неизвестный/любой тип при описании ссылки. Иными словами, это способ выражения ограничений, накладываемых на тип, в терминах неизвестного типа. Подстановочный тип обозначается через символ знака вопроса ("?"). Подстановочный тип полезен в различных ситуациях. Например:

• Для метода, который может быть реализован с помощью функциональных возможностей, предоставляемых классом Object.
• Когда код использует методы обобщенного класса, которые не зависят от параметра типа.

Подстановочный тип можно использовать с границами, чтобы ослабить ограничения на переменную и очертить группу типов, которые могут использоваться:

• <? extends SuperClass> – верхняя граница: означает, что может быть любой тип, но из подтипа SuperClass или он сам
• <? super SubClass> – нижняя граница: означает, что может быть любой тип, но из супертипов SubClass или он сам.

Например, DynamicArray <Number> является более ограничительным, чем DynamicArray <? extends Number>, поскольку первый совпадает только с набором данных типа Number, в то время как второй – с набором данных типа Number или любого из его подклассов (Integer, Double, Float и так далее).