Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- java:generics [2017/02/07 14:44] – [Απλοί παραμετρικοί τύποι δεδομένων (Raw Generic Types)] gthanos
+++ java:generics [2020/03/10 09:44] (current) – external edit 127.0.0.1
@@ Line 1: / Line 1: @@
 ====== Παραμετρικοί τύποι δεδομένων (Generics) ======
-Ένας //generic// (γενικός) τύπος δεδομένων είναι ένας τύπος δεδομένων ο οποίος μπορεί να λαμβάνει ως παραμέτρους άλλους τύπους δεδομένων. Γενικότερα όταν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε κλάσεις που μπορούν να αποθηκεύσουν αντικείμενα οποιασδήποτε κλάσης (π.χ. για αν δημιουργήσουμε μία διασυνδεδεμένη λίστα) τότε θα πρέπει τις κλάσεις αυτές να τις κάνουμε τόσο γενικές ώστε να μπορούν να λαμβάνουν ως όρισμα οποιονδήποτε τύπο δεδομένων. Η υιοθέτηση γενικών κλάσεων έχει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να αποθηκεύσει οποιαδήποτε κλάση, όμως απαιτεί αρκετά type-casts και ενέχει κινδύνους ως προς την ορθή διαχείριση των δεδομένων από τους προγραμματιστές.
+Ένας παραμετρικός (//generic//) τύπος δεδομένων είναι ένας τύπος δεδομένων ο οποίος μπορεί να λαμβάνει ως παραμέτρους άλλους τύπους δεδομένων. Όταν θέλουμε να δημιουργήσουμε κλάσεις που μπορούν να αποθηκεύσουν αντικείμενα οποιασδήποτε κλάσης (π.χ. εάν θέλουμε να δημιουργήσουμε μία διασυνδεδεμένη λίστα ή μία στοίβα) τότε θα πρέπει τις κλάσεις αυτές να τις κάνουμε τόσο γενικές ώστε να μπορούν να αποθηκεύουν οποιονδήποτε τύπο αντικειμένων.
-Δείτε το παρακάτω παράδειγμα της κλάσης Box, η οποία θέλουμε να μπορεί να αποθηκεύσει οποιονδήποτε τύπο δεδομένων.
+Η υιοθέτηση γενικών κλάσεων έχει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να αποθηκεύσει αντικείμενα οποιασδήποτε κλάσης, όμως απαιτεί αρκετές μετατροπές τύπων (typecasts). Οι μετατροπές τύπων όταν γίνονται από τον προγραμματιστή ενέχουν κινδύνους ως προς την ορθή μετατροπή.
+===== Παράδειγμα γενικής κλάσης για την αποθήκευση δεδομένων =====
+Δείτε το παρακάτω παράδειγμα της κλάσης **Box**, η οποία θέλουμε να μπορεί να αποθηκεύσει οποιονδήποτε τύπο δεδομένων.
 <code java Box.java>
@@ Line 14: / Line 18: @@
 </code>
-Στο παραπάνω παράδειγμα επειδή όλες οι κλάσεις στη Java κληρονομούν την κλάση Object, μπορείτε να περάσετε ως όρισμα στις μεθόδους της συγκεκριμένης κλάσης οποιοδήποτε τύπο δεδομένων. Δείτε το παρακάτω παράδειγμα κώδικα που χρησιμοποιεί την κλάση Box.
+Ας υποθέσουμε ότι έχετε το παρακάτω παράδειγμα κώδικα που λειτουργεί σωστά αποθηκεύοντας στην κλάση Box και επιστρέφοντας την τιμή ενός αντικείμενου τύπου [[https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Integer.html|Integer]].
 <code java BoxUsage.java>
@@ Line 22: / Line 26: @@
      Integer n = new Integer(5);
      b.set(n);
-     String s = (String)b.get();
+     Integer s = (Integer)b.get();
    }
 }
 </code>
-Ο παραπάνω κώδικας αφού μεταγλωττιστεί και επιχειρήσουμε να το τρέξουμε παράγει το παρακάτω exception καθώς επιχειρούμε να αναθέσουμε μία μεταβλητή τύπου String ένα αντικείμενο τύπου Integer.
+Στο παραπάνω παράδειγμα επειδή όλες οι κλάσεις κληρονομούν την κλάση [[https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Object.html|Object]], μπορείτε
-<code>
+  * να περάσετε ως όρισμα στη μέθοδο //set// οποιοδήποτε τύπο δεδομένων ή
-Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
+  * να αναθέσετε την επιστρεφόμενη τιμή της μεθόδου //get// σε οποιοδήποτε τύπο δεδομένων.
-        at BoxUsage.main(BoxUsage.java:7)
+Παρατηρήστε ότι στην τελευταία γραμμή είμαστε υποχρεωμένοι να κάνουμε typecast την επιστρεφόμενη τιμή της μεθόδου get() από [[https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Object.html|Object]] στον τύπο δεδομένων που τελικά έχει αποθηκεύσει η κλάση Box. Εάν δεν κάνουμε typecast ο μεταγλωττιστής διαμαρτύρεται. Εάν το typecast είναι σωστό ο κώδικας λειτουργεί σωστά, ενώ εάν το typecast είναι λάθος δημιουργείται ένα [[https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/ClassCastException.html|java.lang.ClassCastException]].
+Δείτε τώρα το παρακάτω παράδειγμα κώδικα που χρησιμοποιεί την κλάση Box για να αποθηκεύσει ένα Integer και στη συνέχεια λαμβάνει το περιεχόμενο του ακεραίου και επιχειρεί να το αποθηκεύει σε μία μεταβλητή τύπου String.
+<code java BoxUsage.java>
+public class BoxUsage {
+   public static void main(String args[]) {
+     Box b = new Box();
+     Integer n = new Integer(5);
+     b.set(n);
+     String s = (String)b.get();
+   }
+}
 </code>
-Παρατηρήστε επίσης, ότι στην τελευταία γραμμή είμαστε υποχρεωμένοι να κάνουμε cast την επιστρεφόμενη τιμή της μεθόδου get() από Object σε String. Προκειμένου να αποφύγουμε τα παραπάνω προβλήματα και να είμαστε σίγουροι ότι ο κώδικας που γράφουμε δεν περιέχει λάθη στη χρήση τύπων δεδομένων η Java εισάγει τους παραμετρικούς τύπους δεδομένων, γνωστούς ως Generics. Η κλάση Box με χρήση Generics θα μπορούσε να γραφεί ως εξής:
+Η μετατροπή τύπου στην τελευταία γραμμή είναι προφανώς λάθος, διότι επιχειρούμε να αναθέσουμε σε μία μεταβλητή τύπου [[https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/String.html|String]] ένα αντικείμενο τύπου [[https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Integer.html|Integer]]. Ο παραπάνω κώδικας αφού μεταγλωττιστεί και επιχειρήσουμε να το τρέξουμε παράγει ένα [[https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/ClassCastException.html|java.lang.ClassCastException]].
+===== Παράδειγμα παραμετρικής κλάσης =====
+Προκειμένου να αποφύγουμε τα παραπάνω προβλήματα και να είμαστε σίγουροι ότι ο κώδικας που γράφουμε δεν περιέχει λάθη στη χρήση τύπων δεδομένων η Java εισάγει τους παραμετρικούς τύπους δεδομένων, γνωστούς και ως Generics. Η κλάση Box με χρήση //generics// θα μπορούσε να γραφεί ως εξής:
 <code java Box.java>
@@ Line 50: / Line 71: @@
 Η παραπάνω δήλωση της κλάσης //Box// σημαίνει ότι κατά τον ορισμό αντικειμένων της κλάσης αυτά θα πρέπει να προσδιορίζεται ανάμεσα στους χαρακτήρες '<', ΄>' ένας επιπλέον reference τύπος δεδομένων, δηλ μπορούμε να γράψουμε
 <code java>
 Box<String> b1 = new Box<String>();
@@ Line 55: / Line 77: @@
 Box<Student> b3 = new Box<Student>(); // όπου Student μία κλάση που έχουμε κατασκευάσει.
 </code>
 Ο τύπος δεδομένων που χρησιμοποιούμε ανάμεσα στους χαρακτήρες '<', ΄>' είναι ο τύπος δεδομένων που επιτρέπεται να αποθηκευθεί στην κλάση //Box// κάθε φορά.
-===== Ονοματολογία παραμέτρων =====
+===== Συνήθης ονοματολογία παραμέτρων =====
   * E - Element (χρησιμοποείται στο Java Collections Framework)
@@ Line 89: / Line 112: @@
 Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.
 </code>
-===== Interfaces ως παραμετρικοί τύποι δεδομένων =====
-Εκτός από κλάσεις μπορούμε να ορίσουμε και διεπαφές ως παραμετρικούς τύπους. Το interface Stack που ορίζεται παρακάτω είναι ένα παράδειγμα παραμετρικού interface το οποίο προδιαγράφει τη λειτουργία της στοίβας.
-<code java Stack.java>
-interface Stack <T> {
-  public int size();
-  public boolean isEmpty();
-  public void push(T obj);
-  public T pop();
-  public T top();
-}
-</code>
-Το interface δηλώνει ότι η στοίβα λαμβάνει ως όρισμα ένα τύπο δεδομένων που αντιστοιχεί στα αντικείμενα που αποθηκεύονται σε αυτή.
-Άλλο παράδειγμα παραμετρικού interface είναι το [[https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Comparable.html|java.lang.Comparable]] το οποίο δηλώνει τη μέθοδο [[http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Comparable.html#compareTo(T)|int compareTo(T o)]] με την οποία συγκρίνονται δύο αντικείμενα του ιδίου τύπου. Η μέθοδος compareTo χρησιμοποιείται από αλγορίθμους ταξινόμησης, αλλά και από δομές δεδομένων που αποθηκεύουν τα δεδομένα ταξινομημένα. Η παράμετρος Τ δηλώνει τον τύπο δεδομένων των δύο αντικειμένων που θα συγκριθούν.
-<code java>
-interface Comparable<T> {
-  int compareTo(T o)
-}
-</code>
-===== Παραμετρικοί τύποι δεδομένων με πολλές παραμέτρους =====
-Δείτε το παρακάτω παράδειγμα, όπου αντί για μία παράμετρο έχουμε δύο.
-<code java Pair.java>
-public interface Pair<K, V> {
-    public K getKey();
-    public V getValue();
-    public void setKey(K key);
-    public void setValue(V value);
-}
-</code>
-<code java OrderedPair.java>
-public class OrderedPair<K, V> implements Pair<K,V> {
-    private K key;
-    private V value;
-    public OrderedPair(K key, V value) {
-        this.key = key;
-        this.value = value;
-    }
-    public void setKey(K key) { this.key = key; }
-    public void setValue(V value) { this.value = value; }
-    public K getKey()   { return key; }
-    public V getValue() { return value; }
-}
-</code>
-Με βάση τον παραπάνω κώδικα μπορείτε να δημιουργήσετε αντικείμενα επιμέρους τύπων ως εξής:
-<code java OrderedPairUsage.java>
-public class OrderedPairUsage {
-  public static void main(String args[]) {
-    Pair<String, Integer> p1 = new OrderedPair<String, Integer>("Even", 8);
-    Pair<String, String>  p2 = new OrderedPair<String, String>("hello", "world");
-    OrderedPair<String, Box<Integer>> p = new OrderedPair<>("primes", new Box<Integer>());
-    // the following is not allowed
-    Pair<String, Integer> p1 = new OrderedPair<>("hello", "world");
-  }
-}
-</code>
-===== Απλοί παραμετρικοί τύποι δεδομένων (Raw Generic Types) =====
-Όπως δείξαμε προηγούμενα, τα αντικείμενα της κλάσης //Box// ορίζονται σε συνδυασμό με ένα reference τύπο δεδομένων. Υπάρχει η δυνατότητα να ορίσετε ένα αντικείμενο της κλάσης //Box// χωρίς την χρήση της επιπλέον παραμέτρου, όπως παρακάτω.
-<code java>
-Box b = new Box();
-</code>
-Σε αυτή την περίπτωση καταλήγουμε να έχουμε έναν μη-παραμετρικό τύπο δεδομένων. Ο μεταγλωττιστής δεν είναι σε θέση να γνωρίζει τον τύπο δεδομένων που θα τοποθετήσετε στο συγκεκριμένο αντικείμενο. Ουσιαστικά η παραπάνω δήλωση ισοδυναμεί με μία δήλωση της μορφής.
-<code java>
-Box<Object> b = new Box<Object>();
-</code>
-Η προσπάθεια μεταγλώττισης του παρακάτω κώδικα καταδεικνύει το παραπάνω
-<code java BoxUsage.java>
-public class BoxUsage {
-   public static void main(String args[]) {
-     Box b = new Box(5);
-     Box<Number> bn = new Box<>();
-     bn.set(b.get());
-   }
-}
-</code>
-Το μήνυμα που εμφανίζει ο μεταγλωττιστής για τον παραπάνω κώδικα είναι το εξής:
-<code>
-$> javac BoxUsage.java
-BoxUsage.java:5: error: method set in class Box<T> cannot be applied to given types;
-     bn.set(b.get());
-       ^
-  required: Number
-  found: Object
-  reason: actual argument Object cannot be converted to Number by method invocation conversion
-  where T is a type-variable:
-    T extends Object declared in class Box
-Note: BoxUsage.java uses unchecked or unsafe operations.
-Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.
-error
-</code>
-Αν αλλάξετε την γραμμή ''Box<Number> bn = new Box<>();'' σε ''Box<Object> bn = new Box<>();'' το λάθος μεταγλώττισης εξαφανίζεται και εμφανίζεται ένα //warning// που επισημαίνει ότι στην γραμμή 3 χρησιμοποιείται ένας παραμετρικός τύπος ως απλός (raw generic type).
-Η μη χρήση των παραμετρικών τύπων δεδομένων δυσκολεύει τον μεταγλωττιστή να αποφασίσει για την ασφαλή ή μη ασφαλή χρήση των δεδομένων που θα αποθηκευτούν στην κλάση. Δείτε τα παρακάτω παραδείγματα κώδικα
-<code java>
-Box<String> stringBox = new Box<>();
-Box rawBox = stringBox;           // Safe - OK
-</code>
-<code java>
-Box rawBox = new Box();           // rawBox is a raw type of Box<T>
-Box<Integer> intBox = rawBox;     // warning: unchecked conversion
-</code>
-<code java>
-Box<String> stringBox = new Box<>();
-Box rawBox = stringBox;
-rawBox.set(8);                    // warning: unchecked invocation to set(T)
-</code>
-==== Unchecked Error Messages ====
-Όπως είπαμε προηγούμενα η μίξη generics με raw types μπορεί να δημιουργήσει warnings κατά την μεταγλώττιση της μορφής
-<code>
-Note: Example.java uses unchecked or unsafe operations.
-Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.
-</code>
-όπως παρακάτω
-<code java WarningDemo.java>
-public class WarningDemo {
-    public static void main(String[] args){
-        Box<Integer> bi;
-        bi = createBox();
-    }
-    static Box createBox(){
-        return new Box();
-    }
-}
-</code>
-Μεταγλωττίζοντας με το flag ''-Xlint:unchecked'' εμφανίζει την παραπάνω χρήση
-<code>
-WarningDemo.java:4: warning: [unchecked] unchecked conversion
-found   : Box
-required: Box<java.lang.Integer>
-        bi = createBox();
-                      ^
-warning
-</code>
+| Προηγούμενο: [[:java:class_file | Αρχεία ]] | [[:toc | Περιεχόμενα ]] | Επόμενο: [[:java:generic_interfaces | Interfaces ως παραμετρικοί τύποι δεδομένων ]] |