🗊Презентация Узагальнене програмування на мові Java (Generics). Лекція 4

Мова програмування Java та технології J2EE Модуль “Мова програмування Java” Лекція 4. Узагальнене програмування на мові Java (Generics).

Приклад без застосування узагальнень Перевантаження коду змінними типу Object public class Box { private Object object; public void add(Object object) { this.object = object; } public Object get() { return object; } } Перевантаження коду приведенням типів public static void main(String[] args) { Box integerBox = new Box(); // домовимося передавати в // Box значення Integer integerBox.add("10"); // увага – це значення типу String ... Integer someInteger = (Integer)integerBox.get();// помилка //часу виконання } Якщо негаразд із типами - помилка часу виконання java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Integer

Узагальнення (Generics) Основні класи задач, які потребують застосування узагальнень: Розробка функцій-утиліт для колекцій (пошук, max, min, avg, sum тощо) Розробка контейнерів для об’єктів різних типів (стек, колекція тощо) Мотивація для generics: Отримувати на етапі компіляції помилки приведення типів Обійтись без приведення типів “вручну” Отримати більш безпечний код, який краще пишеться та читається

Історія появи узагальнень в Java Узагальнення побачили світ в J2SE 5 (2004р.) Задача - розширити систему типів мови, що широко застосовується і до якої висуваються вимоги жорсткої зворотної сумісності Роботу розпочато у 1999р. Деякі деталі із проробки задачі: Специфікація “JSR-014: Adding Generics to the Java Programming Language” розроблялася протягом 1999-2004 Розширення системи типів підстановочними типами (wildcards) здійснено у співпраці Sun та університету м.Орхус (Данія) Цікаво – один із відомих уродженців м.Орхус – Бйорн Страуструп, автор мови C++

Приклад застосування узагальнень Замість Object застосовуємо “типи-параметри” public class Box<T> { private T t; public void add(T t) { this.t = t; } public T get() { return t; } } Не потрібно приводити типи public static void main(String[] args) { Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>(); integerBox.add("10"); // Помилка компіляції Integer someInteger = integerBox.get(); // Не потрібне приведення // типів } Негаразд із типами - помилка компіляції

Реалізація узагальнень в Java Це елементи мови Це функціональність компілятора, яка дозволяє виявити певні помилки на стадії компіляції Це не функціональність JVM Type erasure - На стадії виконання (runtime) уся інформація про узагальнення стирається Через вимоги жорсткої зворотної сумісності – старий байт-код повинен працювати на нових JVM Узагальнення не потребують додаткових ресурсів часу виконання

Елементи мови, які узагальнюються Що може бути узагальнене Класи але не всі, див. нижче Інтерфейси Методи Конструктори Які типи можуть бути параметрами для узагальнення Типи-посилання (класи, інтерфейси, масиви) Які типи не можуть бути параметрами для узагальнення Примітивні типи (але класи-оболонки можуть) Які класи не можуть бути узагальнені Enum Чому? Клас Throwable та його нащадки Обмеження викликане тим, що механізм catch у JVM не працює з параметризованими класами

Узагальнені типи Узагальнені типи – узагальнені класи та узагальнені інтерфейси public class Box<T> { private T t; public void add(T t) { this.t = t; } public T get() { return t; } } Box – узагальнений клас, який вводить змінну типу T Декілька змінних типу class Suitecase<T,U> {…} Успадкування для узагальнених класів/інтерфейсів Suitecase<T,U> extends Box<T> {…}

Узагальнені типи. Продовження Box<T> - узагальнений клас із змінною типу T Box<Integer> - параметризований тип, із параметром (аргументом) Integer Приклади Vector<String> Seq<Seq<A>> Collection<Integer> Pair<String,String> Iterator<int[]> - параметризація масивом Виклик конструктора Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();

Узагальнені методи Узагальнений метод class Inspector { public <T> void inspect(T t) { System.out.println(t.getClass().getName()); } } Виклик методу Inspector i = new Inspector(); String s = "Hello"; i.inspect(s); // короткий синтаксис i.<String>inspect(s); // повний синтаксис Узагальнення конструкторів відбувається аналогічно

Обмеження для змінних типу Подібного немає в C++ extends & extends – означає, що параметр типу повинен успадковувати вказаний клас чи реалізовувати вказані інтерфейси & - дозволяє вказати декілька типів, які мають бути успадковані або реалізовані (один клас, декілька інтерфейсів). “,” застосувати не можна, оскільки це роздільник між змінними типу class Inspector { public <T extends Number&Comparable> void inspect(T t) {…} } Inspector i = new Inspector(); String s = "Hello"; i.inspect(s); // помилка компіляції, // оскільки s - це не Number & Comparable

Whildcards (підстановочні типи). Мотивація public void boxTest(Box<Number> n) { ...} boxTest(new Box<Integer>()); // compile error boxTest(new Box<Double>()); // compile error

Whildcards (підстановочні типи). Мотивація Опція 1 public void boxTest(Box<?> n) { ... } boxTest(new Box<Integer>()); // ok boxTest(new Box<Double>()); // ok boxTest(new Box<String>()); // ok? Опція 2 public void boxTest(Box<? extends Number> n) { ...} boxTest(new Box<Integer>()); // ok boxTest(new Box<Double>()); // ok

Wildcards details Застосування “?” тільки для тих type arguments в полях/локальних змінних/методах/конструкторах/декларації класів

Bounded wildcards Bounded wildcards <? extends Тип> - будь-який тип-нащадок Тип <? super Тип> - будь-який тип-пращур Тип

Let’s look to java source

Deep dive to java source

Real case of java generic constructor

Література The Java Tutorial. http://download.oracle.com/javase/tutorial/java/TOC.html James Gosling, Bill Joy, Guy Steele. The Java Language Specification. - Addison Wesley. - 3 edition. - 2005. - 688p. -http://java.sun.com/docs/books/jls/