类型安全的异构容器

阅读经典——《Effective Java》08

异构容器是指能够容纳不同类型对象的容器。像我们通常用的ListMap等容器,它们的原生态类型本身就是异构容器,一旦给它们设置了泛型参数,例如List<String>Map<Integer, String>,它们就不再是异构容器。但是,原生态类型是不安全的,你无法知道从容器取出的类型到底是什么,很容易导致错误。因此,如何构建类型安全的异构容器就成了一个重要的话题。

  1. 使用Map实现类型安全的异构容器
  1. 局限性

使用Map实现类型安全的异构容器

我们将要实现一个Favorites类,用来对每个类型保存一个最喜欢的实例。它的API如下:

public class Favorites {
  public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance);
  public <T> T getFavorite(Class<T> type);
}

下面是一个测试程序,说明了如何使用Favorites类保存、获取并打印最喜爱的String、Integer和Class实例。

public static void main(String[] args) {
  Favorites f = new Favorites();
  f.putFavorite(String.class, "Java");
  f.putFavorite(Integer.class, 0xcafebabe);
  f.putFavorite(Class.class, Favorites.class);
  String favoriteString = f.getFavorite(String.class);
  int favoriteInteger = f.getFavorite(Integer.class);
  Class<?> favoriteClass = f.getFavorite(Class.class);
  System.out.printf("%s %x %s%n", favoriteString, favoriteInteger, favoriteClass.getName());
}

打印结果是

Java cafebabe Favorites

Favorite实例是类型安全的,当你向它请求String的时候,它绝不会返回一个Integer给你。同时它也是异构的,它的键可以是任意类型。

Favorites的实现也很简单:

public class Favorites {
  private Map<Class<?>, Object> favorites = new HashMap<Class<?>, Object>();

  public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance) {
    if (type == null)
      throw new NullPointerException("Type is null");
    favorites.put(type, instance);
  }

  public <T> T getFavorite(Class<T> type) {
    return type.cast(favorites.get(type));
  }
}

内部用一个Map<Class<?>, Object>来保存所有的爱好,使用Class<?>作为键记录每个爱好的类型,而用Object作为值不再区分它们的类型。当取出时,根据请求的类型从Map中查找相应的值,由于值是Object类型的,需要使用type.cast强制转换为type指定的类型。只要客户端按照API的要求使用,这里的强制转换一定不会出错。

局限性

这种实现方法有两种局限性。

首先,恶意的客户端可以破坏Favorites实例的类型安全。如果客户端传入原生态的Class对象和不一致的值对象,则会在getFavoritecast时抛出ClassCastException异常。不过好在我们可以对这一情况加以约束。只需要在put时使用一个动态的转换就可以了:

public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance) {
  favorites.put(type, type.cast(instance));
}

一旦客户端传入值类型不一致,就立即抛出异常。

第二种局限性是它不能用于泛型化类型,例如,你无法把List<String>作为Favorites的键,因为List<String>.class是个语法错误。这一局限性还没有很好的解决方法。

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