Effective Java笔记(32)谨慎并用泛型和可变参数

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        可变参数( vararg ) 方法(详见第 53 条)和泛型都是在 Java 5 中就有了,因此你可能会期待它们可以良好地相互作用;遗憾的是,它们不能 。 可变参数的作用在于让客户端能够将可变数量的参数传给方法,但这是个技术露底( leaky abstration ):当调用一个可变参数方法时,会创建一个数组用来存放可变参数;这个数组应该是一个实现细节,它是可见的 。因此,当可变参数有泛型或者参数化类型时,编译警告信息就会产生温乱 。

        回顾一下第28条,非具体化( non-reifable)类型是指其运行时代码信息比编译时少,并且显然所有的泛型和参数类型都是非具体化的。如果一个方法声明其可变参数为non-reifiable类型,编译器就会在声明中产生一条警告。如果方法是在类型为non-reifiable的可变参数.上调用,编译器也会在调用时发出一条警告信息。这个警告信息类似于:

         当一个参数化类型的变量指向一个不是该类型的对象时,会产生堆污染( heap pollution)。 它导致编辑器的自动生成转换失败,破坏了泛型系统的基本保证 。

        举个例子 。 下面的代码是对第 28 条中的代码片段稍加修改而得:

         这个方法没有可见的转换,但是在调用一个或者多个参数时会抛出 ClassCast­Exception 异常。 上述最后一行代码中有一个不可见的转换,这是由编译器生成的 。 这个转换失败证明类型安全已经受到了危及,因此将值保存在泛型可变参数数组参数 中是不安全的

        这个例子引出了 一个有趣的问题:为什么显式创建泛型数组是非法的,用泛型可变参数声明方法却是合法的呢?换句话说,为什么之前展示的方法只产生一条警告,而第 28 条中的代码片段却产生一个错误呢?答案在于,带有泛型可变参数或者参数化类型的方法在实践中用处很大,因此 Java 语言的设计者选择容忍这 一矛盾的存在 。 事实上,Java 类库导出了好几个这样的 方法,包括 Arrays.asList(T ... a )、Collections.addAll (Collection<? super T> C, T . . . elements ),以及 EnumSet.of (E first,E ... rest ) 。 与前面提到的危险方法不一样这些类库方法是类型安全的 。

        在 Java 7 之前,带泛型可变参数的方法的设计者,对于在调用处 出错的警告信息一点办法也没有。 这使得这些 API 使用起来非常不愉快 。 用户必须忍受这些警告,要么最好在每处调用点都通过@SuppressWarnings (飞rnchecked”)注解来消除警告(详见第 27条) 。 这么做过于烦琐,而且影响可读性,并且掩盖了反映实际问题的警告 。

        在 Java 7 中,增加了 SafeVarargs 注解,它让带泛型 vararg 参数的方法的设计者能够自动禁止客户端的警告 。 本质上,SafeVarargs 注解是通过方法的设计者做出承诺,声明这是类型安全的。 作为对于该承诺的交换,编译器同意不再向该方法的用户发出警告说这些调用可能不安全。

        重要的是,不要随意用@ SafeVarargs 对方法进行注解,除非它真正是安全的 。 那么它凭什么确保安全呢?回顾一下,泛型数组是在调用方法的时候创建的,用来保存可变参数 。 如果该方法没有在数组中保存任何值,也不允许对数组的引用转义(这可能导致不被信任的代码访问数组),那么它就是安全的 。 换句话说,如果可变参数数组只用来将数量可变的参数从调用程序传到方法(毕竟这才是可变参数的目的),那么该方法就是安全的 。

        值得注意的是,从来不在可变参数的数组中保存任何值,这可能破坏类型安全性 。以下面的泛型可变参数方法为例,它返回了一个包含其参数的数组 。 乍看之下,这似乎是一个方便的小工具 :

static<T> T[] toArray(T... args) {
    return args;
}

        这个方法只是返回其可变参数数组,看起来没什么危险,但它实际上很危险 !这个数组的类型,是由传到方法的参数的编译时类型来决定的,编译器没有足够的信息去做准确的决定 。 因为该方法返回其可变参数数组 ,它会将堆污染传到调用堆枝上 。

        下面举个具体的例子 。 这是一个泛型方法,它带有三个类型为 T 的参数,并返回 一个包含两个(随机选择的)参数的数组:

        这个方法本身并没有危险,也不会产生警告,除非它 调用了 带有泛型 可 变参数的toArray 方法 。 

        在编译这个方法时,编译器会产生代码, 创建一个可变参数数组,并将两个 T 实例传到 toArray 。 这些代码配置了 一个类型为 Object[ ]的数组,这是确保能够保存这些实例的最具体的类型,无论在调用时给 pickTwo 传递什么类型的对象都没问题 。toArray 方法只是将这个数组返回给 pickTwo ,反过来也将它返回 给其调用程序,因 此 pickTwo 始终都会返回一个类型为 Object[]的数组 。

        允许另一个方法访问一个泛型可变参数数组是不安全的 ,有两种情况例外 : 将数组传给另一个用@ SafeVarargs 正确注解过的可变参数方法是安全的,将数组传给只计算数组内容部分函数的非可变参数方法也是安全的 。

        确定何时应该使用 SafeVarargs 注解的规则很简单 : 对于每一个带有泛型可变参数或者参数化类型的方法,都要用@ SafeVarargs 进行注解,这样它的用户就不用承受那些无谓的、令人困惑的编译警报了 。 

        每当编译器警告你控制 的某个带泛型可变参数的方法可能形成堆污染,就应该检查该方法是否安全 。 这里先提个醒,泛型可变参数方法在下列条件下是安全的 :

  1. 它没有在可变参数数组中保存任何值 。
  2. 它没有对不被信任的代码开放该数组(或者其克隆程序) 。

        以上两个条件只要有任何一条被破坏,就要立即修正它 。

        注意,SafeVarargs 注解只能用在无法被覆盖的方法上,因为它不能确保每个可能的覆盖方法都是安全的 。 在 Java 8 中,该注解只在静态方法和 final实例方法中才是合法的;在 Java 9 中,它在私有的实例方法上也合法了 。

        总而言之,可变参数和泛型不能良好地合作,这是因为可变参数设施是构建在顶级数组之上的一个技术露底,泛型数组有不同的类型规则 。 虽然泛型可变参数不是类型安全的,但它们是合法的 。 如果选择编写带有泛型(或者参数化)可变参数的方法,首先要确保该方法是类型安全的,然后用@SafeVarargs 对它进行注解,这样使用起来就不会出现不愉快的情况了 。

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