Технологии программирования
Лекция 7. Generics. Классы-обертки над примитивными типами. Optional.
Содержание
Generics
Generic, или обобщённые типы, в Java — это механизм, который позволяет создавать классы, интерфейсы, методы и делегаты с параметрами, которые могут быть любого типа, а не только заранее известного. Это позволяет сделать код более гибким и расширяемым, поскольку его можно использовать с разными типами данных без необходимости создавать отдельный вариант кода для каждого типа.
Пример использования обобщенных типов (generic) в Java можно привести на примере класса Box (коробка), который может хранить в себе объекты разных типов:
public class Box<T> {
private T t;
public Box(T t) {
this.t = t;
}
public void doSomething() {
// ... use t
}
}
В данном случае класс Box может хранить любой тип данных, так как поле t имеет тип T. При использовании такого
класса, нужно указать конкретный тип данных для T, например Box
Также обобщенным может быть метод. Пример метода с двумя параметрами типа:
public static <T, U> void print(List<T> list, Function<T, U> function) {
for (T t : list) {
U u = function.apply(t);
System.out.println(u);
}
}
Здесь мы определили метод print с двумя параметрами типа T и U. T используется для обозначения типа элементов в списке list, а U - для типа значения, которое возвращает функция function. Этот метод можно вызвать следующим образом:
List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Function<Integer, String> stringify = i -> Integer.toString(i);
print(integerList, stringify);
В этом примере мы используем метод для вывода на экран значений всех элементов списка integerList, после того как они были преобразованы функцией stringify.
Наследование generic
Наследование Generic в Java работает обычным образом, за исключением того, что подклассы должны указывать тот же самый параметр типа.
Например, если у вас есть класс Box с одним параметром типа:
class Box<T> {
T value;
public Box(T value) {
this.value = value;
}
void print() {
System.out.println(value);
}
}
Вы можете создать подкласс Box, такой как BoxInt, который является Box с целым числом:
class BoxInt extends Box<Integer> {
BoxInt(Integer value) { super(value); }
}
Про Generics после компиляции.
Компилятор не генерирует class-файл для каждого параметризованного типа. Он создаёт один class-файл для дженерик-типа. В Java в скомпилированном байт-коде нет никакой информации о типе параметра. Один байт-код для всех типов параметра.
Компилятор стирает информацию о типе, заменяя все параметры без ограничений (unbounded) типом Object, а параметры с границами (bounded) — на эти границы. Это называется type erasure
class Box<T> {
private T item;
public void putItem(T item) {
this.item = item;
}
public T getItem() {
return item;
}
public T toArray(T[] arr) {
}
}
public class Temp {
public static void main(String[] args) {
Box<String> box = new Box<>();
box.putItem("");
}
}
Такой наш класс после компиляции превратится в следующий:
class Box {
private Object item;
public void putItem(Object item) {
this.item = item;
}
public Object getItem() {
return item;
}
}
class Temp {
public static void main(String[] args) {
Box box = new Box();
box.putItem((Object) "");
String str = (String) box;
}
}
Поэтому в домашке про generics в методе toArray не получится создать new T[]() -
потому что в runtime java просто не будет ничего знать о типе T
Подробнее можно прочитать в этой статье
Классы-обертки над примитивными типами
Классы-обёртки в Java используются для того, чтобы представлять примитивные типы данных (например, int, double, boolean) в виде объектов. Они нужны для того, чтобы использовать все преимущества объектно-ориентированного программирования.
Примеры классов-обёрток:
- Integer — обёртка для типа int
- Double — обёртка для типа double
- Boolean — обёртка для типа boolean
- Character — обёртка для тип char
Эти классы предоставляют дополнительные методы и возможности, которые недоступны для примитивных типов.
class Example<T> {
T value;
Example(T value) {
this.value = value;
}
void print() {
System.out.println(value);
}
}
class Main {
public static void main(String[] args) {
Example<Integer> intExample = new Example<>(new Integer(5));
Example example = new Example(5L);
example.print();
}
}
В данном примере мы определяем класс Example, который принимает параметр типа T. Затем мы создаем два экземпляра этого класса, один с параметром типа Integer, а другой с параметром типа Long. Это возможно благодаря использованию классов-оберток для примитивов.
Boxing и unboxing
Boxing и unboxing - это процессы в Java, которые конвертируют между примитивными типами данных и их соответствующими классами-оболочками. Например, int может быть конвертирован в Integer с помощью конструктора Integer, и наоборот.
Боксинг происходит, когда примитивное значение помещается в переменную-ссылку на объект. Например:
int i = 42;
Integer i = i;
В этом случае примитивное значение 42 боксируется в объект класса Integer. Unboxing происходит, когда вы извлекаете примитивное значение из переменной-ссылки на объект. Например:
Integer i = new Integer(42);
int j = i;
Здесь объект класса Integer i анбоксируется для получения примитивного значения, которое он содержит. Boxing и unboxing могут быть полезны при работе с generic типами, так как они позволяют использовать как примитивные, так и ссылочные типы в одном контексте. Однако, они также имеют некоторые издержки по производительности, так как требуют выделения памяти для объектов и копирования данных.
Optional
Класс Optional в Java используется для работы с объектами, которые могут быть пустыми или не существующими. Он предоставляет набор методов для обработки таких значений, а также для проверки их наличия.
Optional используется в ситуациях, когда объект может не существовать, например, при работе с параметрами запроса или при получении данных из базы данных. Это позволяет избежать исключений NullPointerException и упрощает код.
Основные методы класса Optional:
- of() - создает Optional из существующего объекта;
- empty() - возвращает пустой Optional;
- ifPresent() - выполняет заданный блок кода, если Optional содержит значение;
- orElse() - возвращает результат выполнения блока кода или указанный объект, если Optional пуст;
- orElseGet() - возвращает значение из блока кода, если Optional пустой;
- isPresent() - проверяет, содержит ли Optional значение.
Пример использования Optional:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Создаем необязательный объект
Optional<String> optional = Optional.ofNullable("Hello, World!");
// Проверяем, имеет ли Optional значение
if (optional.isPresent()) {
System.out.println("The optional contains a value: " + optional.get());
} else {
System.out.println("The optional is empty.");
}
}
}
Метод ifPresent используется для выполнения блока кода если Optional содержит значение. Он принимает в качестве параметра функцию, которая принимает значение Optional и не возвращает значение. Вот пример использования ifPresent:
import java.util.Optional;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String optionalValue = "Hello, World!";
Optional.ofNullable(optionalValue)
.ifPresent(value -> System.out.printf("The value is: %s%n", value));
}
}
Этот код выводит значение optionalValue если оно не null.
Метод orElse используется для возвращения указанного объекта если Optional пустой:
import java.util.*;
import java.util.function.*;
public class Example {
public static void main(String args[]) {
Optional<Integer> integerOptional = findRandomNumber();
Integer result = integerOptional.orElse(new Integer(42));
System.out.println(result);
}
private static Optional<Integer> findRandomNumber() {
Random random = new Random();
return Optional.ofNullable(random.nextInt(100));
}
}
В этом примере мы используем метод orElse для возвращения объекта Integer с значением 42 если Optional пустой. Сначала мы вызываем метод findRandomNumber который использует Random для генерации случайного числа от 0 до 99. Затем мы создаем новый Optional из этого случайного числа. Если число равно null, то создается пустой Optional.
Затем мы используем метод orElse, чтобы вернуть объект Integer если Optional содержит значение или вернуть новый объект Integer с значением 42 если Optional пуст. В конце мы выводим результат на консоль.