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Java 程式設計技巧之資料結構

導讀

唐宋八大家之一歐陽修在《賣油翁》中寫道:

翁取一葫蘆置于地,以錢覆其口,徐以杓酌油瀝之,自錢孔入,而錢不濕。因曰:“我亦無他,唯手熟爾。”

編寫代碼的"老司機"也是如此,"老司機"之是以被稱為"老司機",原因也是"無他,唯手熟爾"。編碼過程中踩過的坑多了,獲得的編碼經驗也就多了,總結的編碼技巧也就更多了。總結的編碼技巧多了,凡事又能夠舉一反三,編碼的速度自然就上來了。筆者從資料結構的角度,整理了一些Java程式設計技巧,以供大家學習參考。

1.使用HashSet判斷主鍵是否存在

HashSet實作Set接口,由哈希表(實際上是HashMap)支援,但不保證set 的疊代順序,并允許使用null元素。HashSet的時間複雜度跟HashMap一緻,如果沒有哈希沖突則時間複雜度為O(1),如果存在哈希沖突則時間複雜度不超過O(n)。是以,在日常編碼中,可以使用HashSet判斷主鍵是否存在。

案例:給定一個字元串(不一定全為字母),請傳回第一個重複出現的字元。

/** 查找第一個重複字元 */
public static Character findFirstRepeatedChar(String string) {
    // 檢查空字元串
    if (Objects.isNull(string) || string.isEmpty()) {
        return null;
    }

    // 查找重複字元
    char[] charArray = string.toCharArray();
    Set charSet = new HashSet<>(charArray.length);
    for (char ch : charArray) {
        if (charSet.contains(ch)) {
            return ch;
        }
        charSet.add(ch);
    }

    // 預設傳回為空
    return null;
}           

其中,由于Set的add函數有個特性——如果添加的元素已經再集合中存在,則會傳回false。可以簡化代碼為:

if (!charSet.add(ch)) {
    return ch;
}           

2.使用HashMap存取鍵值映射關系

簡單來說,HashMap由數組和連結清單組成的,數組是HashMap的主體,連結清單則是主要為了解決哈希沖突而存在的。如果定位到的數組位置不含連結清單,那麼查找、添加等操作很快,僅需一次尋址即可,其時間複雜度為O(1);如果定位到的數組包含連結清單,對于添加操作,其時間複雜度為O(n)——首先周遊連結清單,存在即覆寫,不存在則新增;對于查找操作來講,仍需要周遊連結清單,然後通過key對象的equals方法逐一對比查找。從性能上考慮,HashMap中的連結清單出現越少,即哈希沖突越少,性能也就越好。是以,在日常編碼中,可以使用HashMap存取鍵值映射關系。

案例:給定菜單記錄清單,每條菜單記錄中包含父菜單辨別(根菜單的父菜單辨別為null),建構出整個菜單樹。

/** 菜單DO類 */
@Setter
@Getter
@ToString
public static class MenuDO {
    /** 菜單辨別 */
    private Long id;
    /** 菜單父辨別 */
    private Long parentId;
    /** 菜單名稱 */
    private String name;
    /** 菜單連結 */
    private String url;
}

/** 菜單VO類 */
@Setter
@Getter
@ToString
public static class MenuVO {
    /** 菜單辨別 */
    private Long id;
    /** 菜單名稱 */
    private String name;
    /** 菜單連結 */
    private String url;
    /** 子菜單清單 */
    private List<MenuVO> childList;
}

/** 建構菜單樹函數 */
public static List<MenuVO> buildMenuTree(List<MenuDO> menuList) {
    // 檢查清單為空
    if (CollectionUtils.isEmpty(menuList)) {
        return Collections.emptyList();
    }

    // 依次處理菜單
    int menuSize = menuList.size();
    List<MenuVO> rootList = new ArrayList<>(menuSize);
    Map<Long, MenuVO> menuMap = new HashMap<>(menuSize);
    for (MenuDO menuDO : menuList) {
        // 指派菜單對象
        Long menuId = menuDO.getId();
        MenuVO menu = menuMap.get(menuId);
        if (Objects.isNull(menu)) {
            menu = new MenuVO();
            menu.setChildList(new ArrayList<>());
            menuMap.put(menuId, menu);
        }
        menu.setId(menuDO.getId());
        menu.setName(menuDO.getName());
        menu.setUrl(menuDO.getUrl());

        // 根據父辨別處理
        Long parentId = menuDO.getParentId();
        if (Objects.nonNull(parentId)) {
            // 建構父菜單對象
            MenuVO parentMenu = menuMap.get(parentId);
            if (Objects.isNull(parentMenu)) {
                parentMenu = new MenuVO();
                parentMenu.setId(parentId);
                parentMenu.setChildList(new ArrayList<>());
                menuMap.put(parentId, parentMenu);
            }
            
            // 添加子菜單對象
            parentMenu.getChildList().add(menu);
        } else {
            // 添加根菜單對象
            rootList.add(menu);
        }
    }

    // 傳回根菜單清單
    return rootList;
}           

3.使用ThreadLocal存儲線程專有對象

ThreadLocal提供了線程專有對象,可以在整個線程生命周期中随時取用,極大地友善了一些邏輯的實作。

常見的ThreadLocal用法主要有兩種:

  1. 儲存線程上下文對象,避免多層級參數傳遞;
  2. 儲存非線程安全對象,避免多線程并發調用。

3.1.儲存線程上下文對象,避免多層級參數傳遞

這裡,以PageHelper插件的源代碼中的分頁參數設定與使用為例說明。

設定分頁參數代碼:

/** 分頁方法類 */
public abstract class PageMethod {
    /** 本地分頁 */
    protected static final ThreadLocal<Page> LOCAL_PAGE = new ThreadLocal<Page>();

    /** 設定分頁參數 */
    protected static void setLocalPage(Page page) {
        LOCAL_PAGE.set(page);
    }

    /** 擷取分頁參數 */
    public static <T> Page<T> getLocalPage() {
        return LOCAL_PAGE.get();
    }

    /** 開始分頁 */
    public static <E> Page<E> startPage(int pageNum, int pageSize, boolean count, Boolean reasonable, Boolean pageSizeZero) {
        Page<E> page = new Page<E>(pageNum, pageSize, count);
        page.setReasonable(reasonable);
        page.setPageSizeZero(pageSizeZero);
        Page<E> oldPage = getLocalPage();
        if (oldPage != null && oldPage.isOrderByOnly()) {
            page.setOrderBy(oldPage.getOrderBy());
        }
        setLocalPage(page);
        return page;
    }
}           

使用分頁參數代碼:

/** 虛輔助方言類 */
public abstract class AbstractHelperDialect extends AbstractDialect implements Constant {
    /** 擷取本地分頁 */
    public <T> Page<T> getLocalPage() {
        return PageHelper.getLocalPage();
    }

    /** 擷取分頁SQL */
    @Override
    public String getPageSql(MappedStatement ms, BoundSql boundSql, Object parameterObject, RowBounds rowBounds, CacheKey pageKey) {
        String sql = boundSql.getSql();
        Page page = getLocalPage();
        String orderBy = page.getOrderBy();
        if (StringUtil.isNotEmpty(orderBy)) {
            pageKey.update(orderBy);
            sql = OrderByParser.converToOrderBySql(sql, orderBy);
        }
        if (page.isOrderByOnly()) {
            return sql;
        }
        return getPageSql(sql, page, pageKey);
    }
    ...
}           

使用分頁插件代碼:

/** 查詢使用者函數 */
public PageInfo<UserDO> queryUser(UserQuery userQuery, int pageNum, int pageSize) {
    PageHelper.startPage(pageNum, pageSize);
    List<UserDO> userList = userDAO.queryUser(userQuery);
    PageInfo<UserDO> pageInfo = new PageInfo<>(userList);
    return pageInfo;
}           

如果要把分頁參數通過函數參數逐級傳給查詢語句,除非修改MyBatis相關接口函數,否則是不可能實作的。

3.2.儲存非線程安全對象,避免多線程并發調用

在寫日期格式化工具函數時,首先想到的寫法如下:

/** 日期模式 */
private static final String DATE_PATTERN = "yyyy-MM-dd";

/** 格式化日期函數 */
public static String formatDate(Date date) {
    return new SimpleDateFormat(DATE_PATTERN).format(date);
}           

其中,每次調用都要初始化DateFormat導緻性能較低,把DateFormat定義成常量後的寫法如下:

/** 日期格式 */
private static final DateFormat DATE_FORMAT = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");

/** 格式化日期函數 */
public static String formatDate(Date date) {
    return DATE_FORMAT.format(date);
}           

由于SimpleDateFormat是非線程安全的,當多線程同時調用formatDate函數時,會導緻傳回結果與預期不一緻。如果采用ThreadLocal定義線程專有對象,優化後的代碼如下:

/** 本地日期格式 */
private static final ThreadLocal<DateFormat> LOCAL_DATE_FORMAT = new ThreadLocal<DateFormat>() {
    @Override
    protected DateFormat initialValue() {
        return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
    }
};

/** 格式化日期函數 */
public static String formatDate(Date date) {
    return LOCAL_DATE_FORMAT.get().format(date);
}           

這是在沒有線程安全的日期格式化工具類之前的實作方法。在JDK8以後,建議使用DateTimeFormatter代替SimpleDateFormat,因為SimpleDateFormat是線程不安全的,而DateTimeFormatter是線程安全的。當然,也可以采用第三方提供的線程安全日期格式化函數,比如apache的DateFormatUtils工具類。

注意:ThreadLocal有一定的記憶體洩露的風險,盡量在業務代碼結束前調用remove函數進行資料清除。

4.使用Pair實作成對結果的傳回

在C/C++語言中,Pair(對)是将兩個資料類型組成一個資料類型的容器,比如std::pair。

Pair主要有兩種用途:

  1. 把key和value放在一起成對處理,主要用于Map中傳回名值對,比如Map中的Entry類;
  2. 當一個函數需要傳回兩個結果時,可以使用Pair來避免定義過多的資料模型類。

第一種用途比較常見,這裡主要說明第二種用途。

4.1.定義模型類實作成對結果的傳回

函數實作代碼:

/** 點和距離類 */
@Setter
@Getter
@ToString
@AllArgsConstructor
public static class PointAndDistance {
    /** 點 */
    private Point point;
    /** 距離 */
    private Double distance;
}

/** 擷取最近點和距離 */
public static PointAndDistance getNearestPointAndDistance(Point point, Point[] points) {
    // 檢查點數組為空
    if (ArrayUtils.isEmpty(points)) {
        return null;
    }

    // 擷取最近點和距離
    Point nearestPoint = points[0];
    double nearestDistance = getDistance(point, points[0]);
    for (int i = 1; i < points.length; i++) {
        double distance = getDistance(point, point[i]);
        if (distance < nearestDistance) {
            nearestDistance = distance;
            nearestPoint = point[i];
        }
    }

    // 傳回最近點和距離
    return new PointAndDistance(nearestPoint, nearestDistance);
}           

函數使用案例:

Point point = ...;
Point[] points = ...;
PointAndDistance pointAndDistance = getNearestPointAndDistance(point, points);
if (Objects.nonNull(pointAndDistance)) {
    Point point = pointAndDistance.getPoint();
    Double distance = pointAndDistance.getDistance();
    ...
}           

4.2.使用Pair類實作成對結果的傳回

在JDK中,沒有提供原生的Pair資料結構,也可以使用Map::Entry代替。不過,Apache的commons-lang3包中的Pair類更為好用,下面便以Pair類進行舉例說明。

/** 擷取最近點和距離 */
public static Pair<Point, Double> getNearestPointAndDistance(Point point, Point[] points) {
    // 檢查點數組為空
    if (ArrayUtils.isEmpty(points)) {
        return null;
    }

    // 擷取最近點和距離
    Point nearestPoint = points[0];
    double nearestDistance = getDistance(point, points[0]);
    for (int i = 1; i < points.length; i++) {
        double distance = getDistance(point, point[i]);
        if (distance < nearestDistance) {
            nearestDistance = distance;
            nearestPoint = point[i];
        }
    }

    // 傳回最近點和距離
    return Pair.of(nearestPoint, nearestDistance);
}           
Point point = ...;
Point[] points = ...;
Pair<Point, Double> pair = getNearestPointAndDistance(point, points);
if (Objects.nonNull(pair)) {
    Point point = pair.getLeft();
    Double distance = pair.getRight();
    ...
}           

5.定義Enum類實作取值和描述

在C++、Java等計算機程式設計語言中,枚舉類型(Enum)是一種特殊資料類型,能夠為一個變量定義一組預定義的常量。在使用枚舉類型的時候,枚舉類型變量取值必須為其預定義的取值之一。

5.1.用class關鍵字實作的枚舉類型

在JDK5之前,Java語言不支援枚舉類型,隻能用類(class)來模拟實作枚舉類型。

/** 訂單狀态枚舉 */
public final class OrderStatus {
    /** 屬性相關 */
    /** 狀态取值 */
    private final int value;
    /** 狀态描述 */
    private final String description;

    /** 常量相關 */
    /** 已建立(1) */
    public static final OrderStatus CREATED = new OrderStatus(1, "已建立");
    /** 進行中(2) */
    public static final OrderStatus PROCESSING = new OrderStatus(2, "進行中");
    /** 已完成(3) */
    public static final OrderStatus FINISHED = new OrderStatus(3, "已完成");

    /** 構造函數 */
    private OrderStatus(int value, String description) {
        this.value = value;
        this.description = description;
    }

    /** 擷取狀态取值 */
    public int getValue() {
        return value;
    }

    /** 擷取狀态描述 */
    public String getDescription() {
        return description;
    }
}           

5.2.用enum關鍵字實作的枚舉類型

JDK5提供了一種新的類型——Java的枚舉類型,關鍵字enum可以将一組具名的值的有限集合建立為一種新的類型,而這些具名的值可以作為常量使用,這是一種非常有用的功能。

/** 訂單狀态枚舉 */
public enum OrderStatus {
    /** 常量相關 */
    /** 已建立(1) */
    CREATED(1, "已建立"),
    /** 進行中(2) */
    PROCESSING(2, "進行中"),
    /** 已完成(3) */
    FINISHED(3, "已完成");

    /** 屬性相關 */
    /** 狀态取值 */
    private final int value;
    /** 狀态描述 */
    private final String description;

    /** 構造函數 */
    private OrderStatus(int value, String description) {
        this.value = value;
        this.description = description;
    }

    /** 擷取狀态取值 */
    public int getValue() {
        return value;
    }

    /** 擷取狀态描述 */
    public String getDescription() {
        return description;
    }
}           

其實,Enum類型就是一個文法糖,編譯器幫我們做了文法的解析和編譯。通過反編譯,可以看到Java枚舉編譯後實際上是生成了一個類,該類繼承了 java.lang.Enum,并添加了values()、valueOf()等枚舉類型通用方法。

6.定義Holder類實作參數的輸出

在很多語言中,函數的參數都有輸入(in)、輸出(out)和輸入輸出(inout)之分。在C/C++語言中,可以用對象的引用(&)來實作函數參數的輸出(out)和輸入輸出(inout)。但在Java語言中,雖然沒有提供對象引用類似的功能,但是可以通過修改參數的字段值來實作函數參數的輸出(out)和輸入輸出(inout)。這裡,我們叫這種輸出參數對應的資料結構為Holder(支撐)類。

Holder類實作代碼:

/** 長整型支撐類 */
@Getter
@Setter
@ToString
public class LongHolder {
    /** 長整型取值 */
    private long value;

    /** 構造函數 */
    public LongHolder() {}

    /** 構造函數 */
    public LongHolder(long value) {
        this.value = value;
    }
}           

Holder類使用案例:

/** 靜态常量 */
/** 頁面數量 */
private static final int PAGE_COUNT = 100;
/** 最大數量 */
private static final int MAX_COUNT = 1000;

/** 處理過期訂單 */
public void handleExpiredOrder() {
    LongHolder minIdHolder = new LongHolder(0L);
    for (int pageIndex = 0; pageIndex < PAGE_COUNT; pageIndex++) {
        if (!handleExpiredOrder(pageIndex, minIdHolder)) {
            break;
        }
    }
}

/** 處理過期訂單 */
private boolean handleExpiredOrder(int pageIndex, LongHolder minIdHolder) {
    // 擷取最小辨別
    Long minId = minIdHolder.getValue();

    // 查詢過期訂單(按id從小到大排序)
    List<OrderDO> orderList = orderDAO.queryExpired(minId, MAX_COUNT);
    if (CollectionUtils.isEmpty(taskTagList)) {
        return false;
    }

    // 設定最小辨別
    int orderSize = orderList.size();
    minId = orderList.get(orderSize - 1).getId();
    minIdHolder.setValue(minId);

    // 依次處理訂單
    for (OrderDO order : orderList) {
        ...
    }

    // 判斷還有訂單
    return orderSize >= PAGE_SIZE;
}           

其實,可以實作一個泛型支撐類,适用于更多的資料類型。

7.定義Union類實作資料體的共存

在C/C++語言中,聯合體(union),又稱共用體,類似結構體(struct)的一種資料結構。聯合體(union)和結構體(struct)一樣,可以包含很多種資料類型和變量,兩者差別如下:

  1. 結構體(struct)中所有變量是“共存”的,同時所有變量都生效,各個變量占據不同的記憶體空間;
  2. 聯合體(union)中是各變量是“互斥”的,同時隻有一個變量生效,所有變量占據同一塊記憶體空間。

當多個資料需要共享記憶體或者多個資料每次隻取其一時,可以采用聯合體(union)。

在Java語言中,沒有聯合體(union)和結構體(struct)概念,隻有類(class)的概念。衆所衆知,結構體(struct)可以用類(class)來實作。其實,聯合體(union)也可以用類(class)來實作。但是,這個類不具備“多個資料需要共享記憶體”的功能,隻具備“多個資料每次隻取其一”的功能。

這裡,以微信協定的客戶消息為例說明。根據我多年來的接口協定封裝經驗,主要有以下兩種實作方式。

7.1.使用函數方式實作Union

Union類實作:

/** 客戶消息類 */
@ToString
public class CustomerMessage {

    /** 屬性相關 */
    /** 消息類型 */
    private String msgType;
    /** 目标使用者 */
    private String toUser;

    /** 共用體相關 */
    /** 新聞内容 */
    private News news;
    ...

    /** 常量相關 */
    /** 新聞消息 */
    public static final String MSG_TYPE_NEWS = "news";
    ...

    /** 構造函數 */
    public CustomerMessage() {}

    /** 構造函數 */
    public CustomerMessage(String toUser) {
        this.toUser = toUser;
    }

    /** 構造函數 */
    public CustomerMessage(String toUser, News news) {
        this.toUser = toUser;
        this.msgType = MSG_TYPE_NEWS;
        this.news = news;
    }

    /** 清除消息内容 */
    private void removeMsgContent() {
        // 檢查消息類型
        if (Objects.isNull(msgType)) {
            return;
        }

        // 清除消息内容
        if (MSG_TYPE_NEWS.equals(msgType)) {
            news = null;
        } else if (...) {
            ...
        }
        msgType = null;
    }

    /** 檢查消息類型 */
    private void checkMsgType(String msgType) {
        // 檢查消息類型
        if (Objects.isNull(msgType)) {
            throw new IllegalArgumentException("消息類型為空");
        }

        // 比較消息類型
        if (!Objects.equals(msgType, this.msgType)) {
            throw new IllegalArgumentException("消息類型不比對");
        }
    }

    /** 設定消息類型函數 */
    public void setMsgType(String msgType) {
        // 清除消息内容
        removeMsgContent();

        // 檢查消息類型
        if (Objects.isNull(msgType)) {
            throw new IllegalArgumentException("消息類型為空");
        }

        // 指派消息内容
        this.msgType = msgType;
        if (MSG_TYPE_NEWS.equals(msgType)) {
            news = new News();
        } else if (...) {
            ...
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("消息類型不支援");
        }
    }

    /** 擷取消息類型 */
    public String getMsgType() {
        // 檢查消息類型
        if (Objects.isNull(msgType)) {
            throw new IllegalArgumentException("消息類型無效");
        }

        // 傳回消息類型
        return this.msgType;
    }

    /** 設定新聞 */
    public void setNews(News news) {
        // 清除消息内容
        removeMsgContent();

        // 指派消息内容
        this.msgType = MSG_TYPE_NEWS;
        this.news = news;
    }

    /** 擷取新聞 */
    public News getNews() {
        // 檢查消息類型
        checkMsgType(MSG_TYPE_NEWS);

        // 傳回消息内容
        return this.news;
    }
    
    ...
}           

Union類使用:

String accessToken = ...;
String toUser = ...;
List<Article> articleList = ...;
News news = new News(articleList);
CustomerMessage customerMessage = new CustomerMessage(toUser, news);
wechatApi.sendCustomerMessage(accessToken, customerMessage);           

主要優缺點:

  • 優點:更貼近C/C++語言的聯合體(union);
  • 缺點:實作邏輯較為複雜,參數類型驗證較多。

7.2.使用繼承方式實作Union

/** 客戶消息類 */
@Getter
@Setter
@ToString
public abstract class CustomerMessage {
    /** 屬性相關 */
    /** 消息類型 */
    private String msgType;
    /** 目标使用者 */
    private String toUser;

    /** 常量相關 */
    /** 新聞消息 */
    public static final String MSG_TYPE_NEWS = "news";
    ...

    /** 構造函數 */
    public CustomerMessage(String msgType) {
        this.msgType = msgType;
    }

    /** 構造函數 */
    public CustomerMessage(String msgType, String toUser) {
        this.msgType = msgType;
        this.toUser = toUser;
    }
}

/** 新聞客戶消息類 */
@Getter
@Setter
@ToString(callSuper = true)
public class NewsCustomerMessage extends CustomerMessage {

    /** 屬性相關 */
    /** 新聞内容 */
    private News news;

    /** 構造函數 */
    public NewsCustomerMessage() {
        super(MSG_TYPE_NEWS);
    }

    /** 構造函數 */
    public NewsCustomerMessage(String toUser, News news) {
        super(MSG_TYPE_NEWS, toUser);
        this.news = news;
    }
}           
String accessToken = ...;
String toUser = ...;
List<Article> articleList = ...;
News news = new News(articleList);
CustomerMessage customerMessage = new NewsCustomerMessage(toUser, news);
wechatApi.sendCustomerMessage(accessToken, customerMessage);           
  • 優點:使用虛基類和子類進行拆分,各個子類對象的概念明确;
  • 缺點:與C/C++語言的聯合體(union)差别大,但是功能上大體一緻。

在C/C++語言中,聯合體并不包括聯合體目前的資料類型。但在上面實作的Java聯合體中,已經包含了聯合體對應的資料類型。是以,從嚴格意義上說,Java聯合體并不是真正的聯合體,隻是一個具備“多個資料每次隻取其一”功能的類。

8.使用泛型屏蔽類型的差異性

在C++語言中,有個很好用的模闆(template)功能,可以編寫帶有參數化類型的通用版本,讓編譯器自動生成針對不同類型的具體版本。而在Java語言中,也有一個類似的功能叫泛型(generic)。在編寫類和方法的時候,一般使用的是具體的類型,而用泛型可以使類型參數化,這樣就可以編寫更通用的代碼。

許多人都認為,C++模闆(template)和Java泛型(generic)兩個概念是等價的,其實實作機制是完全不同的。C++模闆是一套宏指令集,編譯器會針對每一種類型建立一份模闆代碼副本;Java泛型的實作基于"類型擦除"概念,本質上是一種進行類型限制的文法糖。

8.1.泛型類

以支撐類為例,定義泛型的通用支撐類:

/** 通用支撐類 */
@Getter
@Setter
@ToString
public class GenericHolder<T> {
    /** 通用取值 */
    private T value;

    /** 構造函數 */
    public GenericHolder() {}

    /** 構造函數 */
    public GenericHolder(T value) {
        this.value = value;
    }
}           

8.2.泛型接口

定義泛型的資料提供者接口:

/** 資料提供者接口 */
public interface DataProvider<T> {
    /** 擷取資料函數 */
    public T getData();
}           

8.3.泛型方法

定義泛型的淺拷貝函數:

/** 淺拷貝函數 */
public static <T> T shallowCopy(Object source, Class<T> clazz) throws BeansException {
    // 判斷源對象
    if (Objects.isNull(source)) {
        return null;
    }

    // 建立目标對象
    T target;
    try {
        target = clazz.newInstance();
    } catch (Exception e) {
        throw new BeansException("建立類執行個體異常", e);
    }

    // 拷貝對象屬性
    BeanUtils.copyProperties(source, target);

    // 傳回目标對象
    return target;
}           

8.4.泛型通配符

泛型通配符一般是使用"?"代替具體的類型實參,可以把"?"看成所有類型的父類。當具體類型不确定的時候,可以使用泛型通配符 "?";當不需要使用類型的具體功能,隻使用Object類中的功能時,可以使用泛型通配符 "?"。

/** 列印取值函數 */
public static void printValue(GenericHolder<?> holder) {
    System.out.println(holder.getValue());
}
/** 主函數 */
public static void main(String[] args) {
    printValue(new GenericHolder<>(12345));
    printValue(new GenericHolder<>("abcde"));
}           

在Java規範中,不建議使用泛型通配符"?",上面函數可以改為:

/** 列印取值函數 */
public static <T> void printValue(GenericHolder<T> holder) {
    System.out.println(holder.getValue());
}           

8.5.泛型上下界

在使用泛型的時候,我們還可以為傳入的泛型類型實參進行上下界的限制,如:類型實參隻準傳入某種類型的父類或某種類型的子類。泛型上下界的聲明,必須與泛型的聲明放在一起 。

上界通配符(extends):

上界通配符為”extends”,可以接受其指定類型或其子類作為泛參。其還有一種特殊的形式,可以指定其不僅要是指定類型的子類,而且還要實作某些接口。例如:List<? extends A>表明這是A某個具體子類的List,儲存的對象必須是A或A的子類。對于List<? extends A>清單,不能添加A或A的子類對象,隻能擷取A的對象。

下界通配符(super):

下界通配符為”super”,可以接受其指定類型或其父類作為泛參。例如:List<? super A>表明這是A某個具體父類的List,儲存的對象必須是A或A的超類。對于List<? super A>清單,能夠添加A或A的子類對象,但隻能擷取Object的對象。

PECS(Producer Extends Consumer Super)原則:

作為生産者提供資料(往外讀取)時,适合用上界通配符(extends);

作為消費者消費資料(往裡寫入)時,适合用下界通配符(super)。

在日常編碼中,比較常用的是上界通配符(extends),用于限定泛型類型的父類。例子代碼如下:

/** 數字支撐類 */
@Getter
@Setter
@ToString
public class NumberHolder<T extends Number> {
    /** 通用取值 */
    private T value;

    /** 構造函數 */
    public NumberHolder() {}

    /** 構造函數 */
    public NumberHolder(T value) {
        this.value = value;
    }
}

/** 列印取值函數 */
public static <T extends Number> void printValue(GenericHolder<T> holder) {
    System.out.println(holder.getValue());
}           

後記

筆者曾在通信行業從業十餘年,接入了各類網管和裝置的北向接口協定上百餘種,涉及到傳輸、交換、接入、電源、環境等專業,接觸了CORBA、HTTP/HTTPS、WebService、Socket TCP/UDP、序列槽RS232/485等接口,總結出一套接口協定封裝的"方法論"。其中,把接口協定文檔中的資料格式轉化為Java的枚舉、結構體、聯合體等資料結構,是接口協定封裝中極其重要的一步。

本文作者:陳昌毅,花名常意,高德地圖技術專家,2018年加入阿裡巴巴,一直從事地圖資料采集的相關工作。