Vorlesung Inf-B

Transkript

1 Vorlesung Inf-B

2 Quelle Diese Folien basieren auf dem Java-Tutorial Generics von Gilad Bracha 2

3 Motivierendes Beispiel List myintlist = new LinkedList(); myintlist.add(new Integer(42)); Integer x = (Integer) myintlist.iterator().next(); Es muss immer nach Integer gecastet werden, auch wenn der Programmierer weiss, dass myintlist nur Integers entghält 3

4 Die Lösung: Generics List<Integer> myintlist = new LinkedList<Integer>(); myintlist.add(new Integer(0)); Integer x = myintlist.iterator().next(); Generics sind Klassen- oder Interface Definitionen mit Typparametern Das bedeutet, dass die Informationen über alle Typen einer generischen Klasse (eines generischen Interfaces) erst zur Laufzeit bekannt sind. 4

5 Beispiele für Generics Auszug aus java.util.list und java.util.iterator Intuition public interface List <E>{ void add(e x); Iterator<E> iterator(); public interface Iterator<E>{ E next(); boolean hasnext(); zur Laufzeit werden alle Vorkommen von E durch den zur Laufzeit angegebenen Typen ersetzt. Hinweis Java lässt nur Referenz- Typen als Typparameter zu. (z.b., kein bool, int, float,...) 5

6 Konventionen In Java werden Typ-Parameter üblicherweise mit einem einzelnen Grossbuchstaben benannt public interface List <E>{ void add(e x); Iterator<E> iterator(); public interface Iterator<E>{ E next(); boolean hasnext(); 6

7 Syntax für die Definition eines Typ-Parameters Syntax Typ-Parameter Typ-Parameter: Typ-Variable [Begrenzung] Begrenzung: extends Klassen-Typ [Begrenzungs-Liste] extends Interface-Typ [Begrenzungs-Liste] Begrenzungs-Liste: Weitere-Begrenzung Begrenzungs-Liste Weitere-Begrenzung Weitere-Begrenzung: & Interface-Typ Beispiel T extends S & Comparable 7

8 Typ-Argument: < Typ-Parameter-Liste > Typ-Parameter-Liste: Typ-Argument Typ-Parameter-Liste, Typ-Argument Typ-Argument: Referenz-Typ Wildcard Wildcard:?? Wildcard-Einschränkung Wildcard-Einschränkung: extends Referenz-Typ super Referenz-Typ Syntax für die Verwendung eines generischen Types Syntax Typ-Argument Beispiel <Vector, Integer,?,? super Comparable> 8

9 Beispiel Syntax package TypeVarMembers; class C { void mcdefault() { public void mcpublic() { private void mcprivate() { protected void mcprotected() { Something s fishy here interface I { void mi(); class CT extends C implements I {... generische Methode <T extends C & I> void test(t t) { t.mi(); t.mcdefault(); t.mcpublic(); t.mcprivate(); t.mcprotected(); 9

10 Ein genauerer Blick Was passiert in folgendem Codefragment? List<String> ls = new ArrayList<String>(); List<Object> lo = ls; ist nicht erlaubt, weil lo.add(new Object()); String s = ls.get(0); Sei A Oberklasse von B, das bedeutet nicht, dass L<A> Oberklasse von L<B> ist. Es handelt sich hier also nicht um eine,weiternde Umwandlung einer Referenz. 10

11 Weitere Beispiele Früher (< Java 1.5) void printcollection(collection c) { Iterator i = c.iterator(); while (i.hasnext()) { System.out.println(i.next()); Jetzt void printcollection(collection<object> c) { for (Object e : c) { System.out.println(e); Die neue Variante ist viel restriktiver als die alte, da sie nur Collections von Objects zulässt Was ist also ein Obertyp von L<T>? 11

12 Wie man es richtig macht Die Lösung sind so genannte Wildcards void printcollection(collection<?> c) { for (Object e : c) { System.out.println(e); Wildcards sind Obertypen von allen Typ-Argumenten. Sprechweise collection of unknown 12

13 Wildcards Auch bei Wildcards wird sichergestellt, dass nicht auf,falschen Typen operiert wird folgendes geht nicht Collection<?> c = new ArrayList<String>(); c.add(new Object()); 13

14 Wildcards II Aufgabe: eine Liste von Shapes zeichnen public abstract class Shape { public abstract void draw(canvas c); public class Circle extends Shape { private int x, y, radius; public void draw(canvas c) {... public class Rectangle extends Shape { private int x, y, width, height; public void draw(canvas c) {... public class Canvas { public void draw(shape s) { s.draw(this); public void drawall(list<shape> shapes) { for (Shape s: shapes) { s.draw(this); geht, ist aber unglücklich, warum? Kann nur auf eine List<Shape> aufgerufen werden! 14

15 Die Lösung: Wildcards mit Typ-Spezifizierung Wildcards II public void drawall(list<? extends Shape> shapes) { for (Shape s: shapes) { s.draw(this); aber folgendes geht wiederum nicht public void addrectangle(list<? extends Shape> shapes) { shapes.add(new Rectangle());? extends Shape muss kein Supertyp von Rectangle sein! 15

16 generische Methoden Auch Methoden können generisch sein static void fromarraytocollection(object[] a, Collection<?> c) { for (Object o : a) { c.add(o); So nicht, wissen wir schon static <T> void fromarraytocollection(t[] a, Collection<T> c) { for (T o : a) { c.add(o); Aber so! Der Typ des Arrays und der Collection sind nun gekoppelt 16

17 Beispiel generische Methoden static <T> void fromarraytocollection(t[] a, Collection<T> c) { for (T o : a) { c.add(o); Object[] oa = new Object[100]; Collection<Object> co = new ArrayList<Object>(); fromarraytocollection(oa, co); String[] sa = new String[100]; Collection<String> cs = new ArrayList<String>(); fromarraytocollection(sa, cs); fromarraytocollection(sa, co); Integer[] ia = new Integer[100]; Float[] fa = new Float[100]; Number[] na = new Number[100]; Collection<Number> cn = new ArrayList<Number>(); fromarraytocollection(ia, cn); fromarraytocollection(fa, cn); fromarraytocollection(na, cn); fromarraytocollection(na, co); Kann auf jede Collection angewendet werden, deren Typ-Parameter Supertyp des Typ- Parameters des Arrays ist fromarraytocollection(na, cs);!!! 17

18 und noch ein Beispiel class Pair<T, S> { T fst; S snd; Pair(T f, S s) {fst = f; snd = s; Wollen eine Methode in Seq, die zwei Collections paarweise zusammenfügt public class Seq<T> { T head; Seq<T> tail; Seq() { head = null; tail = null; [13, 42, 4711, 2011] [ Aa, Bb, Cc ] Seq(T head, Seq<T> tail) { this.head = head; this.tail = tail; boolean isempty() { return tail == null; [(13, Aa ), (42, Bb ), (4711, Cc )] 18

19 und noch ein Beispiel class Pair<T, S> { T fst; S snd; Pair(T f, S s) {fst = f; snd = s; public class Seq<T> { T head; Seq<T> tail; Seq() { head = null; tail = null; Seq(T head, Seq<T> tail) { this.head = head; this.tail = tail; boolean isempty() { return tail == null; Verwendung Lösung public <S> Seq<Pair<T,S>> zipit(seq<s> that) { if (isempty() that.isempty()) return new Seq<Pair<T,S>>(); else { return new Seq<Pair<T,S>>( new Pair<T,S>(head, that.head), tail.zipit(that.tail)); public static void main(string[] args) { Seq<Number> nums = new Seq<Number>(new Integer(1), new Seq<Number>(new Double(1.5), new Seq<Number>())); Seq<String> strs = new Seq<String>("Aa", new Seq<String>("Bb", new Seq<String>())); Seq<Pair<Number, String>> combined = nums.zipit(strs); 19

20 Besonderheiten: Arrays Java verbietet die Instanziierung (nicht die Definition) von Arrays von Typ-Variablen oder generischen Typen abgesehen von einem ungebundenen Wildcard! konkret: List<String>[] lsa = new List<String>[10]; ist nicht erlaubt 20

21 Besonderheiten: Arrays Angenommen, dies wäre möglich, dann List<String>[] lsa = new List<String>[10]; Object o = lsa; Object[] oa = (Object[]) o; List<Integer> li = new ArrayList<Integer>(); li.add(new Integer(3)); oa[1] = li; fishy, würde aber nicht erkannt werden String s = lsa[1].get(0); ClassCastException 21

22 Besonderheiten: Arrays ungebundene Wildcards in Arrays List<?>[] lsa = new List<?>[10]; erlaubt Object o = lsa; Object[] oa = (Object[]) o; List<Integer> li = new ArrayList<Integer>(); li.add(new Integer(3)); oa[1] = li; String s = (String) lsa[1].get(0); ClassCastException expliziter cast erzwungen 22