Как ограничивается тип generic параметра?

В объявлении дженерик-параметра класса или метода может быть указана его верхняя граница (bound)

class Foo<T extends Number>

Ключевое слово extends применяется как для классов, так и для интерфейсов. Фактическим параметром такого класса Foo может быть или сам Number, или его наследники.

Помимо ограничения возможных применяемых типов, bounded-параметр дает право использовать в реализации методы и поля типа-ограничителя – он будет как минимум предком фактического типа. Это достигается стиранием типа-параметра до верхней границы.

Тип-параметр может иметь несколько верхних границ, то есть границу-пересечение типов: <T extends Comparable & Serializable>. Стирание произойдет до первой из границ, остальные послужат только ограничением вариантов фактического типа. Поэтому граница-класс, при наличии, должна быть указана раньше границ-интерфейсов.
При указании значения дженерик-параметра переменной может быть использован вайлдкард – символ ?. Вайлдкард значит, что мы не собираемся использовать информацию о конкретном типе, этот тип может быть любым. Это не то же самое, что не указать дженерик параметр совсем.

Для вайлдкарда также как и для объявления типа-параметра можно обозначить верхнюю границу. Но в отличие от объявления здесь нельзя использовать пересечение типов, по крайней мере пока.

Кроме того в случае вайлдкарда можно задать нижнюю границу

Foo<? super Number> foo;

Означает, что мы не будем использовать информацию о конкретном типе, но будем знать что это предок класса Number. То есть или сам Number, или Object.

В объявлении класса или метода использование super запрещено, так как не имеет смысла.

Разобраться в использования ограниченных вайлдкардов поможет это видео.

Хороший API должен уметь эффективно работать с классами-наследниками, то есть быть ко- или контравариантным где это необходимо. При этом без bounded вайлдкардов не обойтись. Чтобы запомнить, какая граница нужна в каких случаях, Joshua Bloch предложил мнемонику PECS: Producer-extends, Consumer-super

Java Guru🤓 #java

Что такое bridge method?

В Java отсутствует ковариантность переопределенных методов по параметрам – их типы должны совпадать с типами параметров метода в родительском классе. Когда дженерик параметр конкретизируется в наследнике, методы с аргументами этого дженерик типа больше не совпадают в байткоде – в наследнике тип конкретный, а в родителе стертый до верхней границы.

Проблема решается простым и безопасным кастом. Компилятор генерирует новый метод, который совпадает по сигнатуре с родительским. В его теле параметр кастуется и вызов делегируется в пользовательский метод. Это и называется bridge методом.

Bridge method можно увидеть с помощью рефлекшна. Его имя совпадает с оригинальным методом, но параметр имеет тип, в который сотрется дженерик родителя. Этот метод будет помечен флагом synthetic, что значит, что он написан не программистом а компилятором.

Попытка написать такой же метод вручную приведет к ошибке компиляции.

Java Guru🤓 #java

Что такое heap pollution?

Как было сказано ранее, массивы в Java ковариантны. А значит, можно обратиться к объекту типа String[] через переменную типа Object[], и положить туда например Integer. Такой код скомпилируется, но в момент записи произойдет ArrayStoreException.

Дженерики защищены инвариантностью. Если попытаться положить List<Object> в List<String>, эта же по сути ошибка произойдет уже на этапе компиляции.

Heap pollution – ситуация, когда эта защита не срабатывает, и переменная параметризованного типа хранит в себе объект, параметризованный другим типом. Простейший пример:

List<String> strings = (List) new ArrayList<Integer>();

Документация гарантирует, что при компиляции всего кода целиком, heap pollution не может возникнуть без варнинга этапа компиляции.
Heap pollution может произойти в двух случаях: при использовании массивов дженериков и при смешивании параметризованных и raw-типов.

Raw types – это параметризованные типы без указания параметра. Пример с raw types, приводящий к heap pollution, уже был описан выше:

List<String> strings = (List) new ArrayList<Integer>();

Использовать raw types не надо вообще, причины подробно изложены в главе 26 Effective Java. Если информация о дженериках не нужна, используется символ wildcard (<?>).

Компилятор не даст создать массив параметризованного типа, это приведет к ошибке generic array creation. Картинка выше иллюстрирует, к чему это могло бы привести.

Параметризованный тип varargs-аргумента метода вызывает ту же проблему, т.к. varargs – не что иное как параметр-массив. Вот почему он так же приводит к предупреждению компилятора «possible heap pollution». Если вы уверены что риска нет, с Java 7 это предупреждение заглушается аннотацией @SafeVarargs.

Java Guru🤓 #java

Как работает вывод типов?

Для начала разберемся, что такое вывод типов. Type inference – это способность компилятора догадаться, какой тип нужно подставить, и сделать это за вас. На обычном интервью никто не спросит детали алгоритма вывода типов, достаточно будет сказать, что вывод происходит статически, только на основании типов аргументов и ожидаемого типа результата. По сути, вопрос заключается не в «как работает?», а «что это и когда возникает?».

Первое, что многим приходит в голову при фразе «вывод типов» – diamond operator <>. Он появился в Java с версии 7. Его применяют к конструкторам дженерик классов, чтобы отличать требование автоматического вывода типа от raw type.

С Java 9 diamond operator заработал и для анонимных классов.

Для дженерик методов можно указывать параметр явно, но diamond синтаксически недопустим – вывод и так сработает по умолчанию.

В Java 10 для вывода типа локальной переменной добавлено ключевое слово var. Работает это так же, как в большинстве современных языков – ключевое слово ставится вместо типа при объявлении.

Типы выводимых параметров лямбда-выражения также можно не указывать. С Java 11 вместо типа указывается ключевое слово var. Такой синтаксис дает возможность добавлять параметру модификаторы и аннотации.

Java Guru🤓 #java

Что означает ArrayStoreException?

Это исключение значит, что программа попыталась сохранить в массив значение неправильного типа. Такая попытка становится возможно из-за ковариантности массивов.

Ковариантность позволяет работать с массивом по типу массива родителей. Например, через приведение к Object[] можно попытаться положить любой объект в любой массив:

 Object x[] = new String[3];
 x[0] = new Integer(0);

Компилятор гарантирует, что когда вы берете элемент из массива, он будет представителем типа элементов самого этого массива. Не важно какого типа переменная его хранит. Именно для обеспечения этой гарантии работает проверка типа времени выполнения, которая и выбрасывает ArrayStoreException.

Ситуация похожа на проблему heap pollution в случае дженериков. Только для этого случая такая проблема возникает реже, потому что работает проверка этапа компиляции:

// Ошибка компиляции – дженерики инвариантны!
List<Object> x = new ArrayList<String>();

Java Guru🤓 #java

Можно ли выбрасывать исключение generic-типа?

Короткий ответ – да. Как в большинстве каверзных вопросов про дженерики, ответ становится очевидным если подумать, во что сотрутся типы-параметры.

Чтобы объявить, что метод выбрасывает исключение обобщенного типа T, этот тип T должен быть объявлен расширяющим Throwable. Именно в Throwable в таком случае сотрется T при компиляции. Также в качестве типа-верхней границы можно использовать любого наследника Throwable:

class MyClass<T extends IOException> {
void foo() throws T {
// ...
}
}

Java Guru🤓 #java

Дженерики в исключениях – что можно, а что нельзя?

1. Можно выбрасывать исключение generic-типа.
Тип-параметр T может использоваться в throws, переменная типа T может использоваться в throw. Недавно мы уже говорили об этом.

2. Нельзя использовать дженерик в catch.
Множественные блоки catch должны идти без повторений, в определенном порядке – от специфичного класса к более базовому. Стирание типов-параметров в связи с этими правилами добавило бы путаницу, не неся особой пользы.

3. Нельзя параметризовать класс-исключение типами.
Если вы попытаетесь скомпилировать конструкцию вида class MyException<T> extends Throwable {}, то увидете ошибку generic class may not extend java.lang.Throwable.

4. Можно реализовывать исключением generic-интерфейс.
Исключение вполне может быть например Comparable или Iterable. Механизм обработки исключений работает на классах, никак не затрагивая интерфейсы.

Java Guru🤓 #java

Наш чатик с вакансиями и резюме, присоединяйся: https://t.iss.one/job_java

Как ограничить upcasting типа-параметра?

Задача: запретить этому методу принимать параметры разных типов:

<T> void pair(T a, T b) {}

То есть, нужно разрешить вызывать pair(Foo, Foo), но запретить pair(Foo, Bar).

Upcasting – приведение к типу-родителю. String → Object, Integer → Number.

Дело в том, что у любых двух классов есть общий предок: как минимум Object. Если вызвать этот метод с параметрами String и Boolean – согласно правилам вычисления типа-границы, параметр T будет стерт в Object.

Использовать super тоже не поможет: для этого нужно знать заранее, какой именно тип будет передаваться.

Фокус в том, что на этапе компиляции это невозможно. Объект любого типа всегда является объектом типа-родителя (отношение is a). Это фундаментальное правило ООП, которое невозможно нарушить. К тому же, подобный метод нарушал бы принцип подстановки Лисков.

Единственная возможность добиться желаемого поведения – с помощью getClass() сравнивать классы объектов в рантайме.

Java Guru🤓 #java

Как передать runtime информацию о generic-типе?

Когда вы проектируете API-метод библиотеки, иногда логика его реализации может зависеть от указанного клиентом типа. Особенно часто с этой задачей встречаются при разработке парсеров. Например, библиотека Jackson превращает JSON в объект заданного класса. На интервью этот вопрос можно встретить в виде практической задачи.

Первое, что приходит в голову для решения – дженерик-параметр. Такой подход не сработает, потому что тип будет стёрт во время компиляции, а логика будет происходить позже, во время выполнения.

Решение, которое сработает для многих случаев – объявление в методе аргумента типа Class<T>. Пользователь будет передавать в него значение Foo.class или fooInstance.getClass(). Проблемы с ним начинаются, когда становится нужно передать generic-тип. Синтаксис .class не поддерживает дженерики, а .getClass() от экземпляров List<String> и List<Integer> вернет один и тот же объект-описание сырого типа List.

На помощь приходит техника, описанная в предыдущей публикации.

1. Объявляется generic класс-обертка над типом: TypeInformation<T>;. Наш метод будет принимать информацию о типе в виде экземпляра этой обертки.

2. В обертку добавляется конструктор с видимостью protected. Теперь можно создавать объекты только наследников, но не самого этого типа.

3. Пользователь будет передавать экземпляр анонимного наследника обертки: new TypeInformation<List<String>>() {}.

4. Внутри вызов getClass().getGenericSuperclass() вернет ParameterizedType. Это будет описание типа родителя анонима, то есть самой обертки. Из него с помощью getActualTypeArguments() можно достать рантайм-информацию о значении дженерика (о List<String>).

Java Guru🤓 #java

🔍Тестовое собеседование с Java-разработчиком из Т1 Иннотех уже завтра

4 июня(уже завтра!) в 19:00 по мск приходи онлайн на открытое собеседование, чтобы посмотреть на настоящее интервью на Middle Java-разработчика.

Как это будет:
📂 Илья Аров, старший разработчик в Т1, будет задавать реальные вопросы и задачи разработчику-добровольцу
📂 Илья будет комментировать каждый ответ респондента, чтобы дать понять чего от вас ожидает собеседующий на интервью
📂 В конце можно будет задать любой вопрос Илье

Это бесплатно. Эфир проходит в рамках менторской программы от ШОРТКАТ для Java-разработчиков, которые хотят повысить свой грейд, ЗП и прокачать скиллы.

Переходи в нашего бота, чтобы получить ссылку на эфир → @shortcut_sh_bot

Реклама. ООО "ШОРТКАТ", ИНН: 9731139396, erid: 2VtzqvnnNkd

Зачем используется Serial Version UID? Что если не определить его?

Сериализуемый класс явно или неявно, но всегда имеет serialVersionUID. Это число типа long, которое представляет собой «версию» сериализационной формы класса. Если при сериализации/десериализации значения serialVersionUID не совпадают – будет выброшено InvalidClassException.

Для совпадающих версий работает мощная поддержка эволюции класса – совместимые изменения, такие как добавление или удаление полей, не приводят к InvalidClassException.

Неявное значение вычисляется автоматически в рантайме, и включает в себя информацию о имени типа, списке родителей и полей (с точностью до коллизии). По смыслу это похоже на хэш-сумму класса. Соответственно, при любом изменении класса значение изменится, и поддержка эволюции окажется бесполезной.

Всегда лучше явно указывать любое значение serialVersionUID, и изменять только в тех редких случаях, когда требуется сломать совместимость с предыдущими версиями. Стандартная утилита JDK serialver умеет «угадывать» авто-генерированное значение. Она используется чтобы зафиксировать значение для включения поддержки эволюции созданного ранее класса.

Явное значение устанавливается в переменную static final long serialVersionUID.

Java Guru🤓 #java

Какими методами настраивается сериализация?

Интерфейс Serializable пуст, но есть ряд методов, добавив которые в сериализуемый класс можно добиться изменения этапов процесса сериализации и десериализации.

readObjectNoData() используется для инициализации класса-родителя, который при сериализации оригинального объекта еще не был родителем. Подробное объяснение.

readObject(ObjectInputStream s) переопределяет стандартную десериализацию.

Методы readObject* похожи на конструктор. Как и конструктор, они подвержены проблеме виртуального вызова. Как и конструктор, они используются для поддержания инвариантов класса (только для случая десериализации).

writeObject(ObjectOutputStream s) используется для записи собственной сериализационной формы.

Object readResolve() может использоваться для реализации какого-либо порождающего паттерна при десериализации. Даже при его использовании объект сначала будет десериализован, поэтому рекомендуется вместе с этим методом помечать все поля transient. Видимость этого метода для наследника определяет, будет ли наследник вызывать его.

Для подмены объекта при записи добавляется симметричный метод Object writeReplace().

Интерфейс Externalizable дает инструмент полной подмены реализации сериализации. Рассмотрим его в следующих постах.

Java Guru🤓 #java