Programování v jazyce Java
Tomáš Pitner, Radek Ošlejšek, Marek Šabo
Generické typy, typové parametry
• Generické typy = něco obecně použitelného , zobecnění
• Třídy v Javě mají společného předka, třídu Object (každý objekt je instancí třídy Object).
• Potřebujeme-li pracovat s nějakými objekty, o kterých neznáme typ, můžeme využít společného
předka a pracovat s ním.
• To umožňuje snadnou implementaci kolekcí, ale například i využití reflexe.
Vtip
Deklarace seznamu bez a s generiky
// no generics (obsolete)
public interface List { ... }
// generic type E
public interface List<E> { ... }
• do špičatých závorek umístíme symbol — seznam bude obsahovat prvky E (předem neznámého)
typu
• je doporučováno používat velké, jednopísmenné deklarace
• písmeno vystihuje použití — T je type, E je element
• E nahradíme jakoukoliv třídou nebo rozhraním
1
Jednoduché využití v metodách
E get1(int index);
Object get2(int index);
• get1 vrací pouze objekty, které jsou typu E — je vyžadován speciální typ
• get2 vrací libovolný objekt, tj. musíme pak přetypovávat
boolean add(E o);
• přidává do seznamu prvky typu E
Výhody generik
List numbers1 = new ArrayList();
numbers1.add(1);
numbers1.add(new Object()); // allowed, unwanted
Integer n = (Integer) numbers1.get(0);
List<Integer> numbers2 = new ArrayList<>();
numbers2.add(1);
numbers2.add(new Object()); // won't compile!
n = numbers2.get(0);
• do seznamu numbers1 lze vložit libovolný objekt
• při získávání objektů se spoléháme na to, že se jedná o číslo
• do numbers2 nelze obecný objekt vložit, je nutné vložit číslo
Motivace
• Chceme seznam různých typů seznamů, tak jej vytvoříme následovně:
List<List<Object>> listOfDifferentLists;
• Máme problém — seznam čísel není seznamem objektů:
List<Number> numbers = new ArrayList<Number>();
List<Object> general = numbers; // won't compile!
List<? super Number> general2 = numbers; // solution
2

Do seznamu, který obsahuje nejvýše čísla lze vkládat pouze objekty, které jsou
alespoň čísly.
Žolíci (wildcards) I
Generika poskytují nástroj zvaný žolík (wildcard) , který se zapisuje jako <?>.
List<Number> numbers = new ArrayList<Number>();
List<?> general = numbers; // OK
general.add("Not a number"); // won't compile!
• List<?> říká, že jde o seznam neznámých prvků.
• Jelikož nevíme, jaké prvky v seznamu jsou, nemůžeme do něj ani žádné prvky přidávat.
• Jedinou výjimkou je žádný prvek null, který lze přidat kamkoliv.

Abstraktní třída Number reprezentuje numerické primitivní typy (int, long,
double, …)
Žolíci (wildcards) II
• Ze seznamu neznámých objektů můžeme prvky číst.
• Každý prvek je alespoň instancí třídy Object:
public static void printList(List<?> list) {
  for (Object e : list) {
  System.out.println(e);
  }
}
Žolíci a polymorfismus I
Nasledující metoda dělá sumu ze seznamu čísel:
3
public static double sum(List<Number> numbers) {
  double result = 0;
  for (Number e : numbers) {
  result += e.doubleValue();
  }
  return result;
}
...
List<Number> numbers = List.of(1,2,3);
sum(numbers); // it works
List<Integer> integers = List.of(1,2,3);
sum(integers); // won't compile!
Žolíci a polymorfismus II
• Integer je Number a přesto seznam List<Integer> nelze použít!
• Nechceme List<Number>, řešením je seznam neznámých prvků, které jsou nejvýše čísly.
public static double sum(List<? extends Number> numbers) { ... }
• Toto použití žolíku má uplatnění i v rozhraní List<E>, např. v metodě addAll:
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
• Uvědomte si následující — žolík je zkratka pro neznámý prvek rozšiřující Object.
Žolíci a dědičnost
Další použití žolíků:
• Parametrem metody je instance třídy, která je v hierarchii mezi třídou specifikovanou naším
obecným prvkem E a třídou Object.
• Například chceme setřídit množinu celých čísel.
• Existuje třídění podle:
◦ hodnoty metody hashCode() — na úrovni třídy Object
◦ čísla — na úrovni třídy Number
◦ celého čísla — na úrovni třídy Integer
• Konstruktor stromové setříděné mapy:
public TreeSet(Comparator<? super E> c);
4
Žolíci a více typů
• Deklarace obecného rozhraní setříděné mapy:
public interface SortedMap<K,V> extends Map<K,V> { ... }
• Je-li třeba použít více nezávislých obecných typů, zapíšeme je do zobáčků jako seznam hodnot
oddělených čárkou.
• K je key, V je value.
• Je možné použít i žolíků, viz následující příklad konstruktorů stromové mapy:
public TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m);
public TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m);
Generické metody
• Pro používání generik a žolíků v metodách platí stále stejná pravidla.
• Generická metoda = metoda parametrizována alespoň jedním obecným typem.
• Obecný typ nějakým způsobem váže typy proměnných a/nebo návratové hodnoty metody.
• Příklad statické metody, která přenese prvky z pole do seznamu (pole i seznam musí mít stejný
typ):
static <T> void arrayToList(T[] array, List<T> list) {
  for (T o : array) list.add(o);
}
• Ve skutečnosti nemusí být seznam list téhož typu — stačí, aby jeho typ byl nadtřídou typu
pole array.
• Např. Integer[] array a List<Number> list
◦ prvky z pole do seznamu se dají kopírovat (i když typy nejsou stejné!), protože Integer je
Number
Generics metody vs. wildcards
• Chceme, aby typ u generické metody spojoval parametry nebo parametr a návratovou hodnotu.
• Ne úplně správné (funkční) použití generické metody:
static <T, S extends T> void copy(List<T> destination, List<S> source);
5
• Lepší zápis, T spojuje dva parametry metody a přebytečné S je nahrazené žolíkem:
static <T> void copy(List<T> destination, List<? extends T> source);
 Metody jsou public, viditelnost je vynechána kvůli lepší přehlednosti.
Pole
• Pro pole nelze použít parametrizovanou třídu.
• Při vkládání prvků do pole runtime systém kontroluje pouze typ vkládaného prvku.
• Do pole řetězců bychom pak mohli vložit pole čísel a pod.
// generic array creation error
public <T> T[] returnArray() {
  return new T[10];
}
• Jde však použít třídu s žolíkem, který není vázaný:
List<?>[] pole = new List<?>[10];
Vícenásobná vazba generik I
• Uvažujme následující metodu, která vyhledává maximální prvek kolekce.
static Object max(Collection<T> c);
• Prvky kolekce musí implementovat rozhraní Comparable, což není syntaxí vůbec podchyceno.
◦ Zavolání této metody proto může vyvolat výjimku ClassCastException!
• Chceme, aby prvky kolekce implementovali rozhraní Comparable.
static <T extends Comparable<? super T>> T max(Collection<T> c);
// if generics are removed
static Comparable max(Collection c); // does not return Object!
Vícenásobná vazba generik II
• Signatura metody se změnila — má vracet Object, ale vrací Comparable!
◦ Metoda musí vracet Object kvůli zpětné kompatibilitě.
6
• Využijeme tedy vícenásobnou vazbu:
static <T extends Object & Comparable<? super T>> T max (Collection<T> c);
• Po výmazu má metoda správnou signaturu, protože v úvahu se bere první zmíněná třída.
• Obecně lze použít více vazeb, například když je obecný prvek implementací více rozhraní.
Závěr
• Generiky mají i další využití, například u reflexe.
• Tohle však již překračuje rámec začátečnického seznamování s Javou.
• Slidy vychází z materiálů
◦ Javy firmy Sun
◦ Generics in the Java Programming Language od Gilada Brachy
7