Java 编程技巧之数据结构

导读

唐宋八大家之一欧阳修在《卖油翁》中写道:

翁取一葫芦置于地,以钱覆其口,徐以杓酌油沥之,自钱孔入,而钱不湿。因曰:“我亦无他,唯手熟尔。”

编写代码的"老司机"也是如此,"老司机"之所以被称为"老司机",原因也是"无他,唯手熟尔"。编码过程中踩过的坑多了,获得的编码经验也就多了,总结的编码技巧也就更多了。总结的编码技巧多了,凡事又能够举一反三,编码的速度自然就上来了。笔者从数据结构的角度,整理了一些Java编程技巧,以供大家学习参考。

1.使用HashSet判断主键是否存在

HashSet实现Set接口,由哈希表(实际上是HashMap)支持,但不保证set 的迭代顺序,并允许使用null元素。HashSet的时间复杂度跟HashMap一致,如果没有哈希冲突则时间复杂度为O(1),如果存在哈希冲突则时间复杂度不超过O(n)。所以,在日常编码中,可以使用HashSet判断主键是否存在。

案例:给定一个字符串(不一定全为字母),请返回第一个重复出现的字符。

/** 查找第一个重复字符 */
public static Character findFirstRepeatedChar(String string) {
    // 检查空字符串
    if (Objects.isNull(string) || string.isEmpty()) {
        return null;
    }

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

    // 默认返回为空
    return null;
}

其中,由于Set的add函数有个特性——如果添加的元素已经再集合中存在,则会返回false。可以简化代码为:

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

2.使用HashMap存取键值映射关系

简单来说,HashMap由数组和链表组成的,数组是HashMap的主体,链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的。如果定位到的数组位置不含链表,那么查找、添加等操作很快,仅需一次寻址即可,其时间复杂度为O(1);如果定位到的数组包含链表,对于添加操作,其时间复杂度为O(n)——首先遍历链表,存在即覆盖,不存在则新增;对于查找操作来讲,仍需要遍历链表,然后通过key对象的equals方法逐一对比查找。从性能上考虑,HashMap中的链表出现越少,即哈希冲突越少,性能也就越好。所以,在日常编码中,可以使用HashMap存取键值映射关系。

案例:给定菜单记录列表,每条菜单记录中包含父菜单标识(根菜单的父菜单标识为null),构建出整个菜单树。

/** 菜单DO类 */
@Setter
@Getter
@ToString
public static class MenuDO {
    /** 菜单标识 */
    private Long id;
    /** 菜单父标识 */
    private Long parentId;
    /** 菜单名称 */
    private String name;
    /** 菜单链接 */
    private String url;
}

/** 菜单VO类 */
@Setter
@Getter
@ToString
public static class MenuVO {
    /** 菜单标识 */
    private Long id;
    /** 菜单名称 */
    private String name;
    /** 菜单链接 */
    private String url;
    /** 子菜单列表 */
    private List<MenuVO> childList;
}

/** 构建菜单树函数 */
public static List<MenuVO> buildMenuTree(List<MenuDO> menuList) {
    // 检查列表为空
    if (CollectionUtils.isEmpty(menuList)) {
        return Collections.emptyList();
    }

    // 依次处理菜单
    int menuSize = menuList.size();
    List<MenuVO> rootList = new ArrayList<>(menuSize);
    Map<Long, MenuVO> menuMap = new HashMap<>(menuSize);
    for (MenuDO menuDO : menuList) {
        // 赋值菜单对象
        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());

        // 根据父标识处理
        Long parentId = menuDO.getParentId();
        if (Objects.nonNull(parentId)) {
            // 构建父菜单对象
            MenuVO parentMenu = menuMap.get(parentId);
            if (Objects.isNull(parentMenu)) {
                parentMenu = new MenuVO();
                parentMenu.setId(parentId);
                parentMenu.setChildList(new ArrayList<>());
                menuMap.put(parentId, parentMenu);
            }

            // 添加子菜单对象
            parentMenu.getChildList().add(menu);
        } else {
            // 添加根菜单对象
            rootList.add(menu);
        }
    }

    // 返回根菜单列表
    return rootList;
}

3.使用ThreadLocal存储线程专有对象

ThreadLocal提供了线程专有对象,可以在整个线程生命周期中随时取用,极大地方便了一些逻辑的实现。

常见的ThreadLocal用法主要有两种:

  1. 保存线程上下文对象,避免多层级参数传递;
  2. 保存非线程安全对象,避免多线程并发调用。

3.1.保存线程上下文对象,避免多层级参数传递

这里,以PageHelper插件的源代码中的分页参数设置与使用为例说明。

设置分页参数代码:

/** 分页方法类 */
public abstract class PageMethod {
    /** 本地分页 */
    protected static final ThreadLocal<Page> LOCAL_PAGE = new ThreadLocal<Page>();

    /** 设置分页参数 */
    protected static void setLocalPage(Page page) {
        LOCAL_PAGE.set(page);
    }

    /** 获取分页参数 */
    public static <T> Page<T> getLocalPage() {
        return LOCAL_PAGE.get();
    }

    /** 开始分页 */
    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;
    }
}

使用分页参数代码:

/** 虚辅助方言类 */
public abstract class AbstractHelperDialect extends AbstractDialect implements Constant {
    /** 获取本地分页 */
    public <T> Page<T> getLocalPage() {
        return PageHelper.getLocalPage();
    }

    /** 获取分页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);
    }
    ...
}

使用分页插件代码:

/** 查询用户函数 */
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;
}

如果要把分页参数通过函数参数逐级传给查询语句,除非修改MyBatis相关接口函数,否则是不可能实现的。

3.2.保存非线程安全对象,避免多线程并发调用

在写日期格式化工具函数时,首先想到的写法如下:

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

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

其中,每次调用都要初始化DateFormat导致性能较低,把DateFormat定义成常量后的写法如下:

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

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

由于SimpleDateFormat是非线程安全的,当多线程同时调用formatDate函数时,会导致返回结果与预期不一致。如果采用ThreadLocal定义线程专有对象,优化后的代码如下:

/** 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");
    }
};

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

这是在没有线程安全的日期格式化工具类之前的实现方法。在JDK8以后,建议使用DateTimeFormatter代替SimpleDateFormat,因为SimpleDateFormat是线程不安全的,而DateTimeFormatter是线程安全的。当然,也可以采用第三方提供的线程安全日期格式化函数,比如apache的DateFormatUtils工具类。

注意:ThreadLocal有一定的内存泄露的风险,尽量在业务代码结束前调用remove函数进行数据清除。

4.使用Pair实现成对结果的返回

在C/C++语言中,Pair(对)是将两个数据类型组成一个数据类型的容器,比如std::pair。

Pair主要有两种用途:

  1. 把key和value放在一起成对处理,主要用于Map中返回名值对,比如Map中的Entry类;
  2. 当一个函数需要返回两个结果时,可以使用Pair来避免定义过多的数据模型类。

第一种用途比较常见,这里主要说明第二种用途。

4.1.定义模型类实现成对结果的返回

函数实现代码:

/** 点和距离类 */
@Setter
@Getter
@ToString
@AllArgsConstructor
public static class PointAndDistance {
    /** 点 */
    private Point point;
    /** 距离 */
    private Double distance;
}

/** 获取最近点和距离 */
public static PointAndDistance getNearestPointAndDistance(Point point, Point[] points) {
    // 检查点数组为空
    if (ArrayUtils.isEmpty(points)) {
        return null;
    }

    // 获取最近点和距离
    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];
        }
    }

    // 返回最近点和距离
    return new PointAndDistance(nearestPoint, nearestDistance);
}

函数使用案例:

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类实现成对结果的返回

在JDK中,没有提供原生的Pair数据结构,也可以使用Map::Entry代替。不过,Apache的commons-lang3包中的Pair类更为好用,下面便以Pair类进行举例说明。

函数实现代码:

/** 获取最近点和距离 */
public static Pair<Point, Double> getNearestPointAndDistance(Point point, Point[] points) {
    // 检查点数组为空
    if (ArrayUtils.isEmpty(points)) {
        return null;
    }

    // 获取最近点和距离
    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];
        }
    }

    // 返回最近点和距离
    return Pair.of(nearestPoint, nearestDistance);
}

函数使用案例:

Point point = ...;
Point[] points = ...;
Pair<Point, Double> pair = getNearestPointAndDistance(point, points);
if (Objects.nonNull(pair)) {
    Point point = pair.getLeft();
    Double distance = pair.getRight();
    ...
}

5.定义Enum类实现取值和描述

在C++、Java等计算机编程语言中,枚举类型(Enum)是一种特殊数据类型,能够为一个变量定义一组预定义的常量。在使用枚举类型的时候,枚举类型变量取值必须为其预定义的取值之一。

5.1.用class关键字实现的枚举类型

在JDK5之前,Java语言不支持枚举类型,只能用类(class)来模拟实现枚举类型。

/** 订单状态枚举 */
public final class OrderStatus {
    /** 属性相关 */
    /** 状态取值 */
    private final int value;
    /** 状态描述 */
    private final String description;

    /** 常量相关 */
    /** 已创建(1) */
    public static final OrderStatus CREATED = new OrderStatus(1, "已创建");
    /** 进行中(2) */
    public static final OrderStatus PROCESSING = new OrderStatus(2, "进行中");
    /** 已完成(3) */
    public static final OrderStatus FINISHED = new OrderStatus(3, "已完成");

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

    /** 获取状态取值 */
    public int getValue() {
        return value;
    }

    /** 获取状态描述 */
    public String getDescription() {
        return description;
    }
}

5.2.用enum关键字实现的枚举类型

JDK5提供了一种新的类型——Java的枚举类型,关键字enum可以将一组具名的值的有限集合创建为一种新的类型,而这些具名的值可以作为常量使用,这是一种非常有用的功能。

/** 订单状态枚举 */
public enum OrderStatus {
    /** 常量相关 */
    /** 已创建(1) */
    CREATED(1, "已创建"),
    /** 进行中(2) */
    PROCESSING(2, "进行中"),
    /** 已完成(3) */
    FINISHED(3, "已完成");

    /** 属性相关 */
    /** 状态取值 */
    private final int value;
    /** 状态描述 */
    private final String description;

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

    /** 获取状态取值 */
    public int getValue() {
        return value;
    }

    /** 获取状态描述 */
    public String getDescription() {
        return description;
    }
}

其实,Enum类型就是一个语法糖,编译器帮我们做了语法的解析和编译。通过反编译,可以看到Java枚举编译后实际上是生成了一个类,该类继承了 java.lang.Enum,并添加了values()、valueOf()等枚举类型通用方法。

6.定义Holder类实现参数的输出

在很多语言中,函数的参数都有输入(in)、输出(out)和输入输出(inout)之分。在C/C++语言中,可以用对象的引用(&)来实现函数参数的输出(out)和输入输出(inout)。但在Java语言中,虽然没有提供对象引用类似的功能,但是可以通过修改参数的字段值来实现函数参数的输出(out)和输入输出(inout)。这里,我们叫这种输出参数对应的数据结构为Holder(支撑)类

Holder类实现代码:

/** 长整型支撑类 */
@Getter
@Setter
@ToString
public class LongHolder {
    /** 长整型取值 */
    private long value;

    /** 构造函数 */
    public LongHolder() {}

    /** 构造函数 */
    public LongHolder(long value) {
        this.value = value;
    }
}

Holder类使用案例:

/** 静态常量 */
/** 页面数量 */
private static final int PAGE_COUNT = 100;
/** 最大数量 */
private static final int MAX_COUNT = 1000;

/** 处理过期订单 */
public void handleExpiredOrder() {
    LongHolder minIdHolder = new LongHolder(0L);
    for (int pageIndex = 0; pageIndex < PAGE_COUNT; pageIndex++) {
        if (!handleExpiredOrder(pageIndex, minIdHolder)) {
            break;
        }
    }
}

/** 处理过期订单 */
private boolean handleExpiredOrder(int pageIndex, LongHolder minIdHolder) {
    // 获取最小标识
    Long minId = minIdHolder.getValue();

    // 查询过期订单(按id从小到大排序)
    List<OrderDO> orderList = orderDAO.queryExpired(minId, MAX_COUNT);
    if (CollectionUtils.isEmpty(taskTagList)) {
        return false;
    }

    // 设置最小标识
    int orderSize = orderList.size();
    minId = orderList.get(orderSize - 1).getId();
    minIdHolder.setValue(minId);

    // 依次处理订单
    for (OrderDO order : orderList) {
        ...
    }

    // 判断还有订单
    return orderSize >= PAGE_SIZE;
}

其实,可以实现一个泛型支撑类,适用于更多的数据类型。

7.定义Union类实现数据体的共存

在C/C++语言中,联合体(union),又称共用体,类似结构体(struct)的一种数据结构。联合体(union)和结构体(struct)一样,可以包含很多种数据类型和变量,两者区别如下:

  1. 结构体(struct)中所有变量是“共存”的,同时所有变量都生效,各个变量占据不同的内存空间;
  2. 联合体(union)中是各变量是“互斥”的,同时只有一个变量生效,所有变量占据同一块内存空间。

当多个数据需要共享内存或者多个数据每次只取其一时,可以采用联合体(union)。

在Java语言中,没有联合体(union)和结构体(struct)概念,只有类(class)的概念。众所众知,结构体(struct)可以用类(class)来实现。其实,联合体(union)也可以用类(class)来实现。但是,这个类不具备“多个数据需要共享内存”的功能,只具备“多个数据每次只取其一”的功能。

这里,以微信协议的客户消息为例说明。根据我多年来的接口协议封装经验,主要有以下两种实现方式。

7.1.使用函数方式实现Union

Union类实现:

/** 客户消息类 */
@ToString
public class CustomerMessage {

    /** 属性相关 */
    /** 消息类型 */
    private String msgType;
    /** 目标用户 */
    private String toUser;

    /** 共用体相关 */
    /** 新闻内容 */
    private News news;
    ...

    /** 常量相关 */
    /** 新闻消息 */
    public static final String MSG_TYPE_NEWS = "news";
    ...

    /** 构造函数 */
    public CustomerMessage() {}

    /** 构造函数 */
    public CustomerMessage(String toUser) {
        this.toUser = toUser;
    }

    /** 构造函数 */
    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() {
        // 检查消息类型
        if (Objects.isNull(msgType)) {
            return;
        }

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

    /** 检查消息类型 */
    private void checkMsgType(String msgType) {
        // 检查消息类型
        if (Objects.isNull(msgType)) {
            throw new IllegalArgumentException("消息类型为空");
        }

        // 比较消息类型
        if (!Objects.equals(msgType, this.msgType)) {
            throw new IllegalArgumentException("消息类型不匹配");
        }
    }

    /** 设置消息类型函数 */
    public void setMsgType(String msgType) {
        // 清除消息内容
        removeMsgContent();

        // 检查消息类型
        if (Objects.isNull(msgType)) {
            throw new IllegalArgumentException("消息类型为空");
        }

        // 赋值消息内容
        this.msgType = msgType;
        if (MSG_TYPE_NEWS.equals(msgType)) {
            news = new News();
        } else if (...) {
            ...
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("消息类型不支持");
        }
    }

    /** 获取消息类型 */
    public String getMsgType() {
        // 检查消息类型
        if (Objects.isNull(msgType)) {
            throw new IllegalArgumentException("消息类型无效");
        }

        // 返回消息类型
        return this.msgType;
    }

    /** 设置新闻 */
    public void setNews(News news) {
        // 清除消息内容
        removeMsgContent();

        // 赋值消息内容
        this.msgType = MSG_TYPE_NEWS;
        this.news = news;
    }

    /** 获取新闻 */
    public News getNews() {
        // 检查消息类型
        checkMsgType(MSG_TYPE_NEWS);

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

    ...
}

Union类使用:

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

主要优缺点:

  • 优点:更贴近C/C++语言的联合体(union);
  • 缺点:实现逻辑较为复杂,参数类型验证较多。

7.2.使用继承方式实现Union

Union类实现:

/** 客户消息类 */
@Getter
@Setter
@ToString
public abstract class CustomerMessage {
    /** 属性相关 */
    /** 消息类型 */
    private String msgType;
    /** 目标用户 */
    private String toUser;

    /** 常量相关 */
    /** 新闻消息 */
    public static final String MSG_TYPE_NEWS = "news";
    ...

    /** 构造函数 */
    public CustomerMessage(String msgType) {
        this.msgType = msgType;
    }

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

/** 新闻客户消息类 */
@Getter
@Setter
@ToString(callSuper = true)
public class NewsCustomerMessage extends CustomerMessage {

    /** 属性相关 */
    /** 新闻内容 */
    private News news;

    /** 构造函数 */
    public NewsCustomerMessage() {
        super(MSG_TYPE_NEWS);
    }

    /** 构造函数 */
    public NewsCustomerMessage(String toUser, News news) {
        super(MSG_TYPE_NEWS, toUser);
        this.news = news;
    }
}

Union类使用:

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

主要优缺点:

  • 优点:使用虚基类和子类进行拆分,各个子类对象的概念明确;
  • 缺点:与C/C++语言的联合体(union)差别大,但是功能上大体一致。

在C/C++语言中,联合体并不包括联合体当前的数据类型。但在上面实现的Java联合体中,已经包含了联合体对应的数据类型。所以,从严格意义上说,Java联合体并不是真正的联合体,只是一个具备“多个数据每次只取其一”功能的类。

8.使用泛型屏蔽类型的差异性

在C++语言中,有个很好用的模板(template)功能,可以编写带有参数化类型的通用版本,让编译器自动生成针对不同类型的具体版本。而在Java语言中,也有一个类似的功能叫泛型(generic)。在编写类和方法的时候,一般使用的是具体的类型,而用泛型可以使类型参数化,这样就可以编写更通用的代码。

许多人都认为,C++模板(template)和Java泛型(generic)两个概念是等价的,其实实现机制是完全不同的。C++模板是一套宏指令集,编译器会针对每一种类型创建一份模板代码副本;Java泛型的实现基于"类型擦除"概念,本质上是一种进行类型限制的语法糖。

8.1.泛型类

以支撑类为例,定义泛型的通用支撑类:

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

    /** 构造函数 */
    public GenericHolder() {}

    /** 构造函数 */
    public GenericHolder(T value) {
        this.value = value;
    }
}

8.2.泛型接口

定义泛型的数据提供者接口:

/** 数据提供者接口 */
public interface DataProvider<T> {
    /** 获取数据函数 */
    public T getData();
}

8.3.泛型方法

定义泛型的浅拷贝函数:

/** 浅拷贝函数 */
public static <T> T shallowCopy(Object source, Class<T> clazz) throws BeansException {
    // 判断源对象
    if (Objects.isNull(source)) {
        return null;
    }

    // 新建目标对象
    T target;
    try {
        target = clazz.newInstance();
    } catch (Exception e) {
        throw new BeansException("新建类实例异常", e);
    }

    // 拷贝对象属性
    BeanUtils.copyProperties(source, target);

    // 返回目标对象
    return target;
}

8.4.泛型通配符

泛型通配符一般是使用"?"代替具体的类型实参,可以把"?"看成所有类型的父类。当具体类型不确定的时候,可以使用泛型通配符 "?";当不需要使用类型的具体功能,只使用Object类中的功能时,可以使用泛型通配符 "?"。

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

在Java规范中,不建议使用泛型通配符"?",上面函数可以改为:

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

8.5.泛型上下界

在使用泛型的时候,我们还可以为传入的泛型类型实参进行上下界的限制,如:类型实参只准传入某种类型的父类或某种类型的子类。泛型上下界的声明,必须与泛型的声明放在一起 。

上界通配符(extends):

上界通配符为”extends”,可以接受其指定类型或其子类作为泛参。其还有一种特殊的形式,可以指定其不仅要是指定类型的子类,而且还要实现某些接口。例如:List<? extends A>表明这是A某个具体子类的List,保存的对象必须是A或A的子类。对于List<? extends A>列表,不能添加A或A的子类对象,只能获取A的对象。

下界通配符(super):

下界通配符为”super”,可以接受其指定类型或其父类作为泛参。例如:List<? super A>表明这是A某个具体父类的List,保存的对象必须是A或A的超类。对于List<? super A>列表,能够添加A或A的子类对象,但只能获取Object的对象。

PECS(Producer Extends Consumer Super)原则:
作为生产者提供数据(往外读取)时,适合用上界通配符(extends);
作为消费者消费数据(往里写入)时,适合用下界通配符(super)。

在日常编码中,比较常用的是上界通配符(extends),用于限定泛型类型的父类。例子代码如下:

/** 数字支撑类 */
@Getter
@Setter
@ToString
public class NumberHolder<T extends Number> {
    /** 通用取值 */
    private T value;

    /** 构造函数 */
    public NumberHolder() {}

    /** 构造函数 */
    public NumberHolder(T value) {
        this.value = value;
    }
}

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

后记

笔者曾在通信行业从业十余年,接入了各类网管和设备的北向接口协议上百余种,涉及到传输、交换、接入、电源、环境等专业,接触了CORBA、HTTP/HTTPS、WebService、Socket TCP/UDP、串口RS232/485等接口,总结出一套接口协议封装的"方法论"。其中,把接口协议文档中的数据格式转化为Java的枚举、结构体、联合体等数据结构,是接口协议封装中极其重要的一步。

本文作者:陈昌毅,花名常意,高德地图技术专家,2018年加入阿里巴巴,一直从事地图数据采集的相关工作。

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