Java基础总结三（泛型异常）

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Java基础总结三（泛型、异常）

泛型

泛型的创建

泛型类

我们最常用泛型的地方就是集合，因此，我们编写自己的List来体会泛型：

public class TestList<T> 

    private Object[] instances = new Object[0];

    public T get(int index) 
        return (T) instances[index];
    

    public void set(int index,T newInstance) 
        instances[index] = newInstance;
    

    public void add(T newInstance) 
        instances = Arrays.copyOf(instances,instances.length + 1);
        instances[instances.length - 1] = newInstance;

看一下使用方法：

TestList<String> testList = new TestList<>();
testList.add("wlk");
String str = testList.get(0);
System.out.println(str); // wlk

泛型接口

我们除了创建泛型类，泛型接口与其很类似：

public interface Shop <T>
    T buy();
    float refund(T item);


// 实现
public class RealShop<E> implements Shop<E>
    @Override
    public E buy() 
        return null;
    

    @Override
    public float refund(E item) 
        return 0;

再比如，我们想要实现一个水果商店：

public class Fruit 


public class Apple extends Fruit


public class FruitShop<E> implements Shop<E>
    @Override
    public E buy() 
        return null;
    

    @Override
    public float refund(E item) 
        return 0;
    


FruitShop<Apple> fruitShop = new FruitShop<>(); // 这个商店卖苹果
FruitShop<Phone> stringShop = new FruitShop<>(); // 这个水果商店卖手机??? 当然不和逻辑

由于我们的商店泛型 E 没有加以限制，会导致错误，我们来给他加上限制：

public class FruitShop<E extends Fruit> implements Shop<E>
    @Override
    public E buy() 
        return null;
    

    @Override
    public float refund(E item) 
        return 0;

现在这个水果商店只可以卖 Fruit 或者 Fruit 的子类，如Apple，而不能卖手机。

泛型方法

自己声明了泛型的方法

泛型类，是在实例化类的时候指明泛型的具体类型；泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型 。

我们给我们的苹果商店创建一个方法，它支持用其他水果换取苹果：

public class FruitShop<E extends Fruit> implements Shop<E>
    @Override
    public E buy() 
        return null;
    

    @Override
    public float refund(E item) 
        return 0;
    

    public <T extends Fruit> E exchange(T item)
        return null;
    


// 使用
FruitShop<Apple> appleShop = new FruitShop<>();
Apple apple = appleShop.<Banana>exchange(new Banana());
//类型推导，<Banana>可省略
Apple apple = appleShop.exchange(new Banana());

类型擦除

泛型的好处是在编译期进行类型检查和类型转换，且泛型只在编译期有效。泛型是在 JDK 1.5 里引入的，如果不做泛型擦除，那么 JVM 需要对应使得能正确的的读取和校验泛型信息；另外为了兼容老程序，需为原本不支持泛型的 API 平行添加一套泛型 API。

在运行期，声明时的泛型参数会被擦除，在使用处的泛型会被泛型的父类替换，如<E extends Fruit>，此时使用E的地方会被Fruit替换。

泛型的协变与逆变

定义：如果A、B表示类型，f()表示一个类型的构造函数，Type1≤Type2表示Type1是Type2的子类型，Type1≥Type2表示Type1是Type2的超类型；

  • f()是协变（covariant）的，当A≤B时有f(A)≤f(B)成立；
  • f()是逆变（contravariant）的：当A≤B时有f(B)≤f(A)成立；
  • f()是不变（invariant）的，当A≤B时上述两个式子均不成立，即f(A)与f(B)相互之间没有继承关系。

对于任意两个不同的类型 Type1 和 Type2，不论它们之间具有什么关系，给定泛型类 G<T>，G<Type1> 和 G<Type2> 都是没有关系的，即 Java 中泛型是不变的，而数组是协变的，可以验证以下：

ArrayList<Number> list = new ArrayList<Integer>(); // 编译器报错

// 可以顺利通过编译，正常使用。
Number[] arr = new Integer[5];
arr[0] = 1;
// 但也有一定的问题，这个数组接受Number其他子类也不会在编译期报错，而在运行期报错。泛型从根源杜绝了这种错误

在Java的泛型中，是可以支持协变与逆变的，但会有很大的限制：

  • ? extends T(上边界通配符)实现协变关系，表示?是继承自T的任意子类型。也表示一种约束关系，只能提供数据，不能接收数据。
  • ? super T(下边界通配符)实现逆变关系，表示?是T的任意父类型。也表示一种约束关系，只能接收数据，不能提供数据。

协变所谓只能提供数据，不能接收数据，是指在实例化出泛型类后，仅可以调用该类中返回值为泛型的方法，而不可以调用参数为该泛型的方法。

逆变则恰好相反。

那么如此限制，?在我们实际开发中应该如何应用呢？

List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>();

这样的用法在我们平时是用不到的，只有一些场景化的需要，才会使用到泛型通配符。就拿我们的水果商店举例，我们现在有这样一个需求，需要计算集合中水果的总重量，所以编写了如下方法：

public int totalWeight(List<? extends Fruit> list) 
    int total = 0;
    for(Fruit fruit : list) 
        total += fruit.weight;
    
    return total;


// 使用起来，就可以向这个方法中传入任意Fruit子类的集合了
List<Apple> appleList = new ArrayList<>();
totalWeight(appleList);
List<Banana> bananaList = new ArrayList<>();
totalWeight(bananaList);

再举一个逆变的用法：

List<Apple> appleList = new ArrayList<Fruit>();

当然这种用法是极其少有的，不做讨论。我们给苹果类添加一个方法，这个方法的作用就是给苹果装入集合：

public class Apple extends Fruit

    public void addToList(List<? super Apple> list) 
        list.add(this);

这样，当我们传来Apple集合的时候，就会把Apple装入这个集合，同时，我们也可以传入Fruit的集合：

List<Apple> appleList = new ArrayList<>();
List<Fruit> fruitList = new ArrayList<>();
List<Banana> bananaList = new ArrayList<>();

Apple apple = new Apple();
apple.addToList(appleList); // 编译通过
apple.addToList(fruitList); // 编译通过
apple.addToList(bananaList); // 报错

异常

异常体系

Java中异常的体系是树形结构，所有异常的超类是Throwale，它有俩个子类：Error和Exception，分别表示错误和异常，其中异常类Exception又分为运行时异常(RuntimeException)和非运行时异常，这两种异常有很大的区别，也称之为不检查异常（Unchecked Exception）和检查异常（Checked Exception）。

  1. Error与Exception
    • Error是程序无法处理的错误，比如OutOfMemoryError、ThreadDeath等。这些异常发生时，Java虚拟机（JVM）一般会选择线程终止。
    • Exception是程序本身可以处理的异常，这种异常分两大类运行时异常和非运行时异常，程序中应当尽可能去处理这些异常。
  2. 运行时异常和非运行时异常
    • 运行时异常都是RuntimeException类及其子类异常，如NullPointerException、IndexOutOfBoundsException等，程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。
    • 非运行时异常是RuntimeException以外的异常，类型上都属于Exception类及其子类，从程序语法角度讲是必须进行处理的异常，如果不处理，程序就不能编译通过，如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常。

异常处理

  • 在try中return后，依旧会执行finally。
  • finally语句在return语句执行之后return返回之前执行的。
  • finally块中的return语句会覆盖try块中的return返回。
  • 如果finally语句中没有return语句覆盖返回值，那么原来的返回值可能因为finally里的修改而改变也可能不变(具体区分值和引用)。
  • 当发生异常后，catch中的return执行情况与未发生异常时try中return的执行情况完全一样。
  • 在Java中如果不发生异常的话，try/catch不会造成任何性能损失。在 Java 类编译后，正常流程与异常处理部分是分开的，类会跟随一张异常表，每一个try-catch都会在这个表里添加行记录。当执行抛出了异常时，首先去异常表中查找是否可以被catch，如果可以则跳到异常处理的起始位置开始处理，如果没有则原地return，并且copy异常的引用给父调用方，接着看父调用的异常表，以此类推。

我们来看一个例子：

public int test()
    int i = 1;
    try 
        i++;
        return i;
    catch (Exception e)
        e.printStackTrace();
    finally 
        System.out.println("finally");
        i++;
    
    return 0;


System.out.println(test()); 

// out ->
finally
2

我们看到，finally执行了，那么i++应该也是执行了，为什么返回2，我们通过查看字节码可知

Code:
      stack=2, locals=4, args_size=1
         0: iconst_1
         1: istore_1
         2: iinc          1, 1
         5: iload_1
         6: istore_2
         7: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        10: ldc           #12                 // String finally
        12: invokevirtual #13                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
        15: iinc          1, 1
        18: iload_2
        19: ireturn
        20: astore_2
        21: aload_2
        22: invokevirtual #15                 // Method java/lang/Exception.printStackTrace:()V
        25: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        28: ldc           #12                 // String finally
        30: invokevirtual #13                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
        33: iinc          1, 1
        36: goto          53
        39: astore_3
        40: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        43: ldc           #12                 // String finally
        45: invokevirtual #13                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
        48: iinc          1, 1
        51: aload_3
        52: athrow
        53: iconst_0
        54: ireturn

总结一下，总体的意思就是，当执行完try块的时候，会计算return表达式的值，然后把这个返回值存在另一个临时变量里面，最后返回的时候会重新读取存放的变量，因此在finally后面无论如何修改，都不会影响返回值。那么，如果finally中加了return后，结果就会覆盖原有的返回值了。

以上是关于Java基础总结三（泛型异常）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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什么情况下不能使用 Java 泛型

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3.3 java基础总结①异常②自定义异常