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Java/Scala泛型快速入門教程

泛型(Generics)是強類型編程語言中經常使用的一種技術。很多框架的代碼中都會大量使用到泛型，比如在Java中我們經?？吹降模?/p>

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  List strList = new ArrayList();List doubleList = new LinkedList();

在這段代碼中，ArrayList就是一個泛型類，List就是一個泛型接口類，他們提供給開發(fā)者一個放置不同類型的集合容器，我們可以向這個集合容器中添加String、Double以及其他各類數(shù)據(jù)類型。無論內部存儲的是什么類型，集合容器提供給開發(fā)者的功能都是相同的，比如添加add，get等。有了泛型，我們就沒必要創(chuàng)建StringArrayList、DoubleArrayList等集合了，否則代碼量太大，維護起來成本極高。

在Java中，泛型一般有三種使用方式：泛型類，泛型方法和泛型接口類。一般使用尖括號<>來接收泛型參數(shù)。

Java泛型類

假如我們自己定義一個支持泛型的MyArrayList，這個列表類可以簡單支持初始化和數(shù)據(jù)寫入。只要在類名后面加上就可以讓這個類支持泛型，類內部的一些屬性和方法都可以使用泛型類型T。當然我們給這個類也可以添加多個泛型參數(shù)，比如

 
 
 
  
  
  public class MyArrayList {    private int size;    T[] elements;    public MyArrayList(int capacity) {        this.size = capacity;        this.elements = (T[]) new Object[capacity];    }    public void set(T element, int position) {        elements[position] = element;    }    @Override    public String toString() {        String result = "";        for (int i = 0; i < size; i++) {            result += elements[i].toString();        }        return result;    }    public static void main(String[] args){        MyArrayList strList = new MyArrayList(2);        strList.set("first", 0);        strList.set("second", 1);        System.out.println(strList.toString());    }}

我們也可以從父類中繼承并擴展泛型，比如Flink源碼中有這樣一個類定義，子類繼承了父類的T，同時自己增加了泛型KEY：

 
 
 
  
  
  public class KeyedStream extends DataStream {  ...}

Java泛型接口類

Java泛型接口類的定義和Java泛型類基本相同。下面的代碼展示了List接口中定義subList方法，該方法截取原來列表的一部分。

 
 
 
  
  
  public interface List {    ...    public List subList(int fromIndex, int toIndex);}

繼承并實現(xiàn)這個接口類的代碼如下：

 
 
 
  
  
  public class ArrayList implements List {    ...    public List subList(int fromIndex, int toIndex) {        subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);        return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);    }}

Java泛型方法

泛型方法可以存在于泛型類(包括接口類)中，也可以存在于普通的類中。

 
 
 
  
  
  public class MyArrayList {    ...    // public關鍵字和返回值E之間的表明這是一個泛型方法    // 泛型方法中的類型E和泛型類中的類型T可以不一樣  public  E processElement(E element) {        ...        return E;    }}

從上面的代碼示例可以看出，public或private關鍵字和方法返回值之間的尖括號表示這是一個泛型方法。泛型方法的類型E和泛型類中的T可以不一樣，或者說，如果泛型方法是泛型類的一個成員，泛型方法既可以繼續(xù)使用類中的T，也可以自己定義新的類型E。

通配符

除了用表示泛型外，還有這種形式。被稱為通配符，用來適應各種不同的泛型。

泛型小結

對Java的泛型總結下來發(fā)現(xiàn)，雖然它的語法有時候讓人有些眼花繚亂，其本質是為了接受不同的數(shù)據(jù)類型，增強代碼的復用性。

我們可以在一個類里使用多個泛型，每個泛型一般使用大寫字母表示。Java為此提供了一些大寫字母使用規(guī)范：

T 代表一般的任何類。
E 代表元素(Element)或異常(Exception)。
K 代表鍵(Key)。
V 代表值(Value)，通常與K一起配合使用，比如

Java的泛型給開發(fā)者提供了不少便利，尤其是保證了底層代碼簡潔性，因為這些底層代碼通常被封裝為一個框架，會有各種各樣的上層應用調用這些底層代碼進行特定的業(yè)務處理，每次調用都可能涉及泛型問題。比如，大數(shù)據(jù)框架Spark和Flink中都需要開發(fā)者基于泛型進行數(shù)據(jù)處理。

以上只對泛型做了一個簡單的介紹，實際上在具體使用時還有一些細節(jié)需要注意。

類型擦除

Java的泛型有一個遺留問題，那就是類型擦除(Type Erasure)。我們先看一下下面的代碼：

 
 
 
  
  
  Class strListClass = new ArrayList().getClass();Class intListClass = new ArrayList().getClass();// 輸出：class java.util.ArrayListSystem.out.println(strListClass);// 輸出：class java.util.ArrayListSystem.out.println(intListClass);// 輸出：trueSystem.out.println(strListClass.equals(intListClass));

雖然聲明時我們分別使用了String和Integer，但運行時關于泛型的信息被擦除了，我們無法區(qū)別strListClass和intListClass這兩個類型。這是因為，泛型信息只存在于代碼編譯階段，當程序運行到JVM上時，與泛型相關的信息會被擦除掉。類型擦除對于絕大多數(shù)應用系統(tǒng)開發(fā)者來說關系不太大，但是對于一些框架開發(fā)者來說，必須要注意。比如，Spark和Flink的開發(fā)者都使用了一些辦法來解決類型擦除問題，對于API調用者來說，受到的影響不大。

Scala中的泛型

對Java的泛型有了基本了解后，我們接著來了解一下Scala中的泛型。相比而言，Scala的類型系統(tǒng)更復雜，本文只介紹一些簡單語法，幫助讀者能夠讀懂一些源碼。

Scala中，泛型放在了中括號[]中。或者我們可以簡單地理解為，原來Java的泛型類，現(xiàn)在改為[T]即可。

我們創(chuàng)建一個Stack[T]的泛型類，并實現(xiàn)了兩個簡單的方法，類中各成員和方法都可以使用泛型T。我們也定義了泛型方法，形如isStackPeekEquals[T]，方法中可以使用泛型T。

 
 
 
  
  
  object MyStackDemo {  // Stack泛型類  class Stack[T] {   private var elements: List[T] = Nil   def push(x: T) { elements = x :: elements }   def peek: T = elements.head  }  // 泛型方法，檢查兩個Stack頂部是否相同  def isStackPeekEquals[T](p: Stack[T], q: Stack[T]): Boolean = {   p.peek == q.peek  }  def main(args: Array[String]): Unit = {    val stack = new Stack[Int]    stack.push(1)    stack.push(2)    println(stack.peek)    val stack2 = new Stack[Int]    stack2.push(2)    val stack3 = new Stack[Int]    stack3.push(3)    println(isStackPeekEquals(stack, stack2))    println(isStackPeekEquals(stack, stack3))  }}

總結

本文簡單介紹了Java/Scala的泛型，它允許數(shù)據(jù)類型是可變，提升了代碼的復用性，是很多框架都會采用的技術，開發(fā)者非常有必要了解泛型的基本用法。

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