Effective Java 第三版——33. 优先考虑类型安全的异构容器

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《Effective Java, Third Edition》一书英文版已经出版，这本书的第二版想必很多人都读过，号称Java四大名著之一，不过第二版2009年出版，到现在已经将近8年的时间，但随着Java 6，7，8，甚至9的发布，Java语言发生了深刻的变化。
在这里第一时间翻译成中文版。供大家学习分享之用。

33. 优先考虑类型安全的异构容器

泛型的常见用法包括集合，如Set <E>和Map <K，V>和单个元素容器，如ThreadLocal <T>和AtomicReference <T>。 在所有这些用途中，它都是参数化的容器。 这限制了每个容器只能有固定数量的类型参数。 通常这正是你想要的。 一个Set有单一的类型参数，表示它的元素类型; 一个Map有两个，代表它的键和值的类型；等等。

然而有时候，你需要更多的灵活性。 例如，数据库一行记录可以具有任意多列，并且能够以类型安全的方式访问它们是很好的。 幸运的是，有一个简单的方法可以达到这个效果。 这个想法是参数化键（key）而不是容器。 然后将参数化的键提交给容器以插入或检索值。 泛型类型系统用于保证值的类型与其键一致。

作为这种方法的一个简单示例，请考虑一个Favorites类，它允许其客户端保存和检索任意多种类型的favorite实例。 该类型的Class对象将扮演参数化键的一部分。其原因是这Class类是泛型的。 类的类型从字面上来说不是简单的Class，而是Class <T>。 例如，String.class的类型为Class <String>，Integer.class的类型为Class <Integer>。 当在方法中传递字面类传递编译时和运行时类型信息时，它被称为类型令牌（type token）[Bracha04]。

Favorites类的API很简单。 它看起来就像一个简单Map类，除了该键是参数化的以外。 客户端在设置和获取favorites实例时呈现一个Class对象。 这里是API：

// Typesafe heterogeneous container pattern - API public class Favorites { public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance); public <T> T getFavorite(Class<T> type); }

下面是一个演示Favorites类，保存，检索和打印喜欢的String，Integer和Class实例：

// Typesafe heterogeneous container pattern - client 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()); }

正如你所期望的，这个程序打印Java cafebabe Favorites。 请注意，顺便说一下，Java的printf方法与C语言的不同之处在于，应该使用％n，而在C中使用\n。％n生成适用的特定于平台的行分隔符，该分隔符在很多但不是所有平台上都是\n。

Favorites实例是类型安全的：当你请求一个字符串时它永远不会返回一个整数。 它也是异构的：与普通Map不同，所有的键都是不同的类型。 因此，我们将Favorites称为类型安全异构容器（typesafe heterogeneous container.）。

Favorites的实现非常小巧。 这是完整的代码：

// Typesafe heterogeneous container pattern - implementation public class Favorites { private Map<Class<?>, Object> favorites = new HashMap<>(); public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance) { favorites.put(Objects.requireNonNull(type), instance); } public <T> T getFavorite(Class<T> type) { return type.cast(favorites.get(type)); } }

这里有一些微妙的事情发生。 每个Favorites实例都由一个名为favorites私有的Map<Class<?>, Object>来支持。 你可能认为无法将任何内容放入此Map中，因为这是无限定的通配符类型，但事实恰恰相反。 需要注意的是通配符类型是嵌套的：它不是通配符类型的Map类型，而是键的类型。 这意味着每个键都可以有不同的参数化类型：一个可以是Class <String>，下一个Class <Integer>等等。 这就是异构的由来。

接下来要注意的是，favorites的Map的值类型只是Object。 换句话说，Map不保证键和值之间的类型关系，即每个值都是由其键表示的类型。 事实上，Java的类型系统并不足以表达这一点。 但是我们知道这是真的，并在检索一个favorite时利用了这点。

putFavorite实现很简单：只需将给定的Class对象映射到给定的favorites的实例即可。 如上所述，这丢弃了键和值之间的“类型联系（type linkage）”；无法知道这个值是不是键的一个实例。 但没关系，因为getFavorites方法可以并且确实重新建立这种关联。