дженерики java что это
Обобщение типа данных, generic
Начиная с Java 5 появились новые возможности для программирования, к которым следует отнести поддержку обобщенного программирования, названная в Java generic. Эта возможность позволяет создавать более статически типизированный код. Соответственно, программы становятся более надежными и проще в отладке.
generic являются аналогией с конструкцией «Шаблонов»(template) в С++. Ожидалось, что дженерики Java будут похожи на шаблоны C++. На деле оказалось, что различия между generic’ами Java и шаблонами С++ довольно велики. В основном generic в Java получился проще, чем их C++-аналог, однако он не является упрощенной версией шаблонов C++ и имеют ряд значительных отличий. Так, в языке появилось несколько новых концепций, касающихся generic’ов – это маски и ограничения.
Рассмотрим 2 примера без использования и с использованием generic. Пример без использования generic с приведением типа (java casting):
В данном примере программист знает тип данных, размещамый в List’e. Тем не менее, необходимо обратить особое внимание на приведение типа («java casting»). Компилятор может лишь гарантировать, что метод next() вернёт Object, но чтобы обеспечить присвоение переменной типа Integer правильным и безопасным, требуется java casting. Приведение типа не исключает возможности появления ошибки «Runtime Error» из-за невнимательности разработчика.
Возникает вопрос: «Как с этим бороться? Каким образом зарезервировать List для определенного типа данных?». Данную проблему решают дженерики generic. В следующем примере используется generic без приведения типов.
В примере вместо приведения к Integer, был определен тип списка List. В этом заключается существенное отличие, и компилятор может проверить данный тип на корректность во время компиляции во всем коде. Эффект от generic особенно проявляется в крупных проектах: он улучшает читаемость и надежность кода в целом.
Свойства Generics
Объявление generic-класса
Объявить generic-класс совсем несложно. Пример такого объявления :
Пример использования generic-класса GenericSample :
Проблемы реализации generic
1. Wildcard
Рассмотрим процедуру dump, которой в качестве параметров передается Collection для вывода значений в консоль.
Проблема состоит в том что данная реализация кода не эффективна, так как Collection не является полностью родительской коллекцией всех остальных коллекций, грубо говоря Collection имеет ограничения. Для решения этой проблемы используется Wildcard («?»), который не имеет ограничения в использовании, то есть имеет соответствие с любым типом, и в этом его плюсы. И теперь, мы можем вызвать это с любым типом коллекции.
2. Bounded Wildcard
Рассмотрим процедуру draw, которая рисует фигуры, наследующие свойства родителя Shape. Допустим у Shape есть наследник Circle, и его необходимо «изобразить».
Использование позволяет использовать тип Cycle и всех его предков вполоть до Object.
3. Generic метод
Определим процедуру addAll, которая в качестве параметров получает массив данных Object[] и переносит его в коллекцию Collection
Ошибки, возникающие в последних строках связаны с тем, что нельзя просто вставить Object в коллекции неизвестного типа. Способ решения этой проблемы является использование «generic метода«. Для этого перед методом нужно объявить и использовать его.
Но все равно после выполнение останется ошибка в третьей строчке :
Допустим имеется функция, которая находит ближайший объект к точке Glyph из заданной коллекции. Glyph – это базовый тип, и может иметься неограниченное количество потомков этого типа. Также может иметься неограниченное количество коллекций, хранящих элементы, тип которых соответствует одному из этих потомков. Хотелось бы, чтобы функция могла работать со всеми подобными коллекциями, и возвращала элемент, тип которого совпадал бы с типом элемента коллекции, а не приводился к Glyph. Следующий пример не очень удачный:
Функция выглядит неплохо, но, тем не менее, не лишена недостатков. Получается так, что функции можно передать коллекцию любого типа. Это усложняет реализацию функции, порождая необходимость проверки типа элемента. Будет гораздо лучше написать так:
Теперь все встает на свои места, и в функцию можно передать только коллекцию, элементы которой реализуют интерфейс Glyph. generic сделал свое дело, код получился более типобезопасным.
4. Generic-классы
Наследование можно применять и для параметров generic-классов:
Как в методах, так и в классах можно задать более одного базового интерфейса, который должен реализовывать generic-параметр. Это делается при помощи следующего синтаксиса:
В данном примере generic-параметр должен реализовывать не только интерфейс Glyph, но и MoveableGlyph. Ограничений на количество интерфейсов, которые должен реализовывать переданный тип, нет. Но в класс можно передать только один, т.к. в Java нет множественного наследования. Типы в этом списке могут быть generic-типами, но ни один конкретный интерфейс не может появляться в списке более одного раза, даже с разными параметрами:
5. Bounded type argument
Метод копирования из одной коллекции в другую
6. Lower bounded wildcard
Метод нахождения максимума в коллекции
6. Wildcard Capture
Реализация метода Swap в List
Ограничения generic
Невозможно создать массив generic’ов :
Невозможно создать массив generic-классов :
Преобразование типов
В Generics также можно манипулировать с информацией, хранящийся в переменных.
Наследование исключений в generic’ах
Возможность использовать параметр generic-класса или метода в throws позволяет при описании абстрактного метода не ограничивать разработчика, использующего класс или интерфейс, конкретным типом исключения. Но использовать тип, заданный в качестве параметра, в catch-выражениях нельзя.
Необходимо добавить, что тип, переданный в качестве параметра, должен обязательно быть наследником Throwable.
Таким образом, generic-и в Java получились проще и внесли несколько интересных концепций, таких как маски (wildcard) и ограничения, которые, добавили удобство при работе и помогли решить проблемы. Но, как и любое усложнение языка, эти нововведения затрудняют его понимание и изучение. Появление generic-ов сделало язык Java более выразительным и строгим; такие изменения только на пользу.
Что такое дженерики в Java?
Рассмотрим пример, в котором вы должны составить список живых существ в местности. Неважно, человек это, животное или растение. Все, что имеет значение, является живым существом. В этом случае вы бы сгруппировали их как «живые существа», а не классифицировали их.
Точно так же, когда вам нужно хранить некоторые данные, для вас важен контент, а не тип данных, и именно здесь вы используете дженерики. Обобщения в Java – это языковая функция, которая позволяет использовать универсальные типы и методы.
Что такое Generics в Java?
Дженерики в Java – это термин, обозначающий набор языковых возможностей, связанных с определением и использованием общих типов и методов. Общие методы Java отличаются от обычных типов данных и методов. До Generics мы использовали коллекцию для хранения любых типов объектов, т.е. неуниверсальных. Теперь Generics заставляет программиста Java хранить объекты определенного типа.
Если вы посмотрите на классы платформы Java-коллекции, то увидите, что большинство классов принимают параметр / аргумент типа Object. По сути, в этой форме они могут принимать любой тип Java в качестве аргумента и возвращать один и тот же объект или аргумент. Они в основном неоднородны, т.е. не похожего типа.
Иногда в приложении Java тип данных ввода не является фиксированным. Входными данными могут быть целое число, число с плавающей запятой или строка. Чтобы назначить ввод переменной правильного типа данных, необходимо было провести предварительные проверки.
В традиционном подходе после получения ввода проверяется тип данных ввода, а затем назначается переменная правого типа данных. При использовании этой логики длина кода и время выполнения были увеличены. Чтобы избежать этого, были введены дженерики.
Когда вы используете Generics, параметры в коде автоматически проверяются во время компиляции, и он устанавливает тип данных по умолчанию. Так что это то место, где вам нужна концепция обобщений в Java.
Существует 4 различных способа применения:
1. Типовой класс
Класс называется дженериком, если он объявляет одну или несколько переменных типа. Эти типы переменных известны как параметры типа класса Java. Давайте разберемся с этим на примере. В приведенном ниже примере я создам класс с одним свойством x, а типом свойства является объект.
Здесь, как только вы инициализируете класс с определенным типом, класс должен использоваться только с этим конкретным типом. Например, если вы хотите, чтобы один экземпляр класса содержал значение x типа ‘String’, программист должен установить и получить единственный тип String.
Поскольку я объявил тип свойства для объекта, нет никакого способа применить это ограничение. Программист может установить любой объект и может ожидать любой тип возвращаемого значения от метода get, поскольку все типы Java являются подтипами класса Object.
Чтобы применить этот тип ограничения, мы можем использовать обобщенные значения, как показано ниже:
Теперь вы можете быть уверены, что класс не будет неправильно использоваться с неправильными типами. Простой пример «Genericclass» выглядит так, как показано ниже:
Эта аналогия верна и для интерфейса.
2. Интерфейс
Интерфейс в Java относится к абстрактным типам данных. Они позволяют манипулировать коллекциями Java независимо от деталей их представления.
Кроме того, они образуют иерархию в объектно-ориентированных языках программирования.
3. Методы
Универсальные методы очень похожи на универсальные классы. Они отличаются друг от друга только одним аспектом, заключающимся в том, что информация о области действия или типе находится только внутри метода. Универсальные методы вводят свои параметры типа.
Если вы передадите список String для поиска в этом методе, он будет работать нормально. Но если вы попытаетесь найти число в списке строк, это даст ошибку времени компиляции.
4. Конструктор
Конструктор Java – это блок кода, который инициализирует вновь созданный объект. Конструктор напоминает метод экземпляра в Java, но это не метод, поскольку он не имеет возвращаемого типа. Конструктор имеет то же имя, что и класс, и выглядит так в коде Java.
В приведенном выше примере конструктор класса Dimension содержит информацию о типе. Таким образом, вы можете иметь экземпляр измерения со всеми атрибутами только одного типа.
Преимущества дженериков в Java
1. Повторное использование кода.
Вы можете составить стратегию, класс или интерфейс один раз и использовать их для любого типа или любым другим способом.
2. Кастинг отдельных типов не требуется.
По сути, вы восстанавливаете информацию из ArrayList каждый раз, когда вам нужно ее типизировать.
Типирование при каждой задаче восстановления является серьезной задачей. Чтобы искоренить этот подход, были введены дженерики.
3. Реализация неуниверсального алгоритма.
Он может рассчитывать алгоритмы, которые работают с различными типами элементов, которые также являются безопасными типами.
Пришел, увидел, обобщил: погружаемся в Java Generics
Java Generics — это одно из самых значительных изменений за всю историю языка Java. «Дженерики», доступные с Java 5, сделали использование Java Collection Framework проще, удобнее и безопаснее. Ошибки, связанные с некорректным использованием типов, теперь обнаруживаются на этапе компиляции. Да и сам язык Java стал еще безопаснее. Несмотря на кажущуюся простоту обобщенных типов, многие разработчики сталкиваются с трудностями при их использовании. В этом посте я расскажу об особенностях работы с Java Generics, чтобы этих трудностей у вас было поменьше. Пригодится, если вы не гуру в дженериках, и поможет избежать много трудностей при погружении в тему.
Работа с коллекциями
Предположим, банку нужно подсчитать сумму сбережений на счетах клиентов. До появления «дженериков» метод вычисления суммы выглядел так:
С появлением Generics необходимость в проверке и приведении типа отпала:
Во второй строчке проверки необходимость тоже отпадала. Если потребуется, приведение типов ( casting ) будет сделано на этапе компиляции.
Принцип подстановки
| Тип | Подтип |
| Number | Integer |
| List | ArrayList |
| Collection | List |
| Iterable | Collection |
Примеры отношения тип/подтип
Вот пример использования принципа подстановки в Java:
Ковариантность, контравариантность и инвариантность
Но если мы попытаемся изменить содержимое массива через переменную arr и запишем туда число 42, то получим ArrayStoreException на этапе выполнения программы, поскольку 42 является не строкой, а числом. В этом недостаток ковариантности массивов Java: мы не можем выполнить проверки на этапе компиляции, и что-то может сломаться уже в рантайме.
«Дженерики» инвариантны. Приведем пример:
Wildcards
Всегда ли Generics инварианты? Нет. Приведу примеры:
Это ковариантность. List — подтип List
