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Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage
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<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="index.html"> Index </a>
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<td align="right">Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage
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<td align="right">Kapitel 15 - Collections II
</table>
<hr>
<!-- Section -->
<a name="typisierteklassen"></a>
<h2>15.8 Typisierte Klassen und generische Collections <a name="ixa101015"></a>
<a name="ixa101016"></a> <a name="ixa101017"></a> </h2>
<hr>
<ul>
<li><a href="k100105.html#typisierteklassen">15.8 Typisierte Klassen und generische Collections
</a>
<ul>
<li><a href="k100105.html#sectlevel3id015008001">15.8.1 Grundlagen</a>
<li><a href="k100105.html#sectlevel3id015008002">15.8.2 Collections mit mehreren Typparametern</a>
<li><a href="k100105.html#eigenetypisiertelistenklasse">15.8.3 Eine eigene typisierte Listenklasse</a>
<li><a href="k100105.html#sectlevel3id015008004">15.8.4 Typkompatibilität</a>
<ul>
<li><a href="k100105.html#sectlevel4id015008004001">Ober- und Unterklassen in generischen Typen</a>
<li><a href="k100105.html#sectlevel4id015008004002">Der Wildcard ?</a>
<li><a href="k100105.html#sectlevel4id015008004003">Gebundene Wildcards</a>
</ul>
<li><a href="k100105.html#sectlevel3id015008005">15.8.5 Sonstiges</a>
</ul>
</ul>
<hr>
<!-- Section -->
<a name="sectlevel3id015008001"></a>
<h3>15.8.1 Grundlagen </h3>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100%>
<tr>
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<td><img src="trp1_1.gif" width=1></td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#FF9900"><img src="trp1_1.gif"></td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top width=1000>
<p>
Dieser Abschnitt beschreibt eine Erweiterung, die seit der J2SE 5.0
zur Verfügung steht und unter dem Namen »Generics«
bekannt geworden ist. Es geht dabei vordergründig um die Möglichkeit,
typsichere Collection-Klassen zu definieren. Also solche, in die nicht
nur allgemein Objekte des Typs <a href="index_o.html#ixb100224"><font color=#000080><tt>Object</tt></font></a>
gesteckt werden können, sondern die durch vorhergehende Typisierung
sicherstellen, dass nur Objekte des korrekten Typs (etwa <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>
oder <a href="index_s.html#ixb100117"><font color=#000080><tt>String</tt></font></a>)
eingefügt werden können. Diese, von vielen Java-Entwicklern
seit langer Zeit geforderte, Spracherweiterung bringt zwei wichtige
Vorteile:
<ul>
<li>Da die Einfügeoperationen typsicher sind, kann zum Zugriffszeitpunkt
kein fehlerhaft typisiertes Objekt mehr in der Collection sein. Bereits
der Compiler stellt sicher, dass nur Objekte eingefügt werden
können, die zur Collection passen. Ausnahmen des Typs <a href="index_c.html#ixb100729"><font color=#000080><tt>ClassCastException</tt></font></a>,
die beim späteren Auslesen von fehlerhaft typisierten Collection-Elementen
auftreten würden (also erst zur Laufzeit des Programms), gehören
der Vergangenheit an.
<li>Da der Compiler den Typ der Collection kennt, kann die umständliche
Typkonvertierung beim Auslesen der Collection-Elemente entfallen,
und der Programmcode wird kürzer und lesbarer.
</ul>
</td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=1 width=100% bgcolor="#FF9900">
<tr>
<td><font color="#FFFFFF"> JDK1.1-6.0 </font></td>
</tr>
</table>
</td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#FF9900"><img src="trp1_1.gif"></td>
</tr>
</table>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100%>
<tr>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#000077"><img src="trp1_1.gif"></td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top width=1000>
<p>
Genau genommen geht es nicht nur um Collections im eigentlichen Sinne,
sondern um die Typisierung von beliebigen Java-Klassen. Also die Möglichkeit,
festzulegen, dass eine bestimmte Klasse <font color="#000077"><tt>X</tt></font>
zwar so <i>implementiert</i> wurde, dass sie prinzipiell mit allen
anderen Klassen zusammen arbeitet (bzw. Objekte deren Typs aufnimmt),
im konkreten Anwendungsfall von <font color="#000077"><tt>X</tt></font>
aber die Möglichkeit besteht, die Zusammenarbeit (etwa aus Sicherheits-
oder Konsistenzgründen) auf eine fest vorgegebene andere Klasse
zu beschränken.</td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=1 width=100% bgcolor="#000077">
<tr>
<td><font color="#FFFFFF"> Hinweis </font></td>
</tr>
</table>
</td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#000077"><img src="trp1_1.gif"></td>
</tr>
</table>
<p>
Was sich etwas kompliziert anhört, wollen wir durch ein einfaches
Beispiel illustrieren:
<a name="listingid015008"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> printSorted1(<font color="#006699">int</font>... args)
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> Vector v = <font color="#0000AA">new</font> Vector();
<font color="#555555">004 </font> <font color="#0000AA">for</font> (<font color="#006699">int</font> i = 0; i < args.length; ++i) {
<font color="#555555">005 </font> v.addElement(<font color="#0000AA">new</font> Integer(args[i]));
<font color="#555555">006 </font> }
<font color="#555555">007 </font> Collections.sort(v);
<font color="#555555">008 </font> <font color="#0000AA">for</font> (<font color="#006699">int</font> i = 0; i < v.size(); ++i) {
<font color="#555555">009 </font> <font color="#006699">int</font> wert = 10 * ((Integer)v.elementAt(i)).intValue();
<font color="#555555">010 </font> System.out.print(wert + <font color="#0000FF">" "</font>);
<font color="#555555">011 </font> }
<font color="#555555">012 </font> System.out.println();
<font color="#555555">013 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 15.8: Eine untypisierte Sortiermethode</i></p>
<p>
<font color="#000077"><tt>printSorted1</tt></font> bekommt als Parameter
eine Menge von Ganzzahlen übergeben und hat die Aufgabe, diese
mit 10 zu multiplizieren und sortiert auf der Konsole auszugeben.
Die Methode legt dazu einen Vector <font color="#000077"><tt>v</tt></font>
an und fügt in diesen zunächst die in <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>
konvertierten <a href="index_i.html#ixb100244"><font color=#000080><tt>int</tt></font></a>-Werte
ein. Anschließend sortiert sie den Vector, liest die <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>-Objekte
aus, konvertiert sie in <a href="index_i.html#ixb100244"><font color=#000080><tt>int</tt></font></a>-Werte
zurück und gibt die mit 10 multiplizierten Ergebnisse auf der
Konsole aus.
<p>
Seit der J2SE 5.0 kann die Methode nun typsicher gemacht werden:
<a name="listingid015009"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> printSorted2(<font color="#006699">int</font>... args)
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> Vector<Integer> v = <font color="#0000AA">new</font> Vector<Integer>();
<font color="#555555">004 </font> <font color="#0000AA">for</font> (<font color="#006699">int</font> i = 0; i < args.length; ++i) {
<font color="#555555">005 </font> v.addElement(<font color="#0000AA">new</font> Integer(args[i]));
<font color="#555555">006 </font> }
<font color="#555555">007 </font> Collections.sort(v);
<font color="#555555">008 </font> <font color="#0000AA">for</font> (<font color="#006699">int</font> i = 0; i < v.size(); ++i) {
<font color="#555555">009 </font> <font color="#006699">int</font> wert = 10 * v.elementAt(i).intValue();
<font color="#555555">010 </font> System.out.print(wert + <font color="#0000FF">" "</font>);
<font color="#555555">011 </font> }
<font color="#555555">012 </font> System.out.println();
<font color="#555555">013 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 15.9: Die typsichere Version der Sortiermethode</i></p>
<p>
Der <a href="index_v.html#ixb100120"><font color=#000080><tt>Vector</tt></font></a>
wurde hier mit einem Typ-Parameter versehen, der in spitzen Klammern
angegeben wird:
<font color="#000077">
<pre>
Vector<Integer> v = new Vector<Integer>();
</pre>
</font>
<p>
Dadurch wird dem Compiler mitgeteilt, dass dieser <a href="index_v.html#ixb100120"><font color=#000080><tt>Vector</tt></font></a>
ausschließlich <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>-Objekte
aufnehmen kann. Alle Versuche, darin einen <a href="index_s.html#ixb100117"><font color=#000080><tt>String</tt></font></a>,
ein <a href="index_d.html#ixb100255"><font color=#000080><tt>Double</tt></font></a>
oder irgendein anderes Nicht-Integer-Objekt zu speichern, werden vom
Compiler unterbunden. Auch der zweite der oben genannten Vorteile
kommt zum Tragen: beim Zugriff auf <a href="index_v.html#ixb100120"><font color=#000080><tt>Vector</tt></font></a>-Elemente
mit Hilfe der Methode <a href="index_e.html#ixb100683"><font color=#000080><tt>elementAt</tt></font></a>
werden diese automatisch in ein <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>
konvertiert, der übliche Typecast kann also entfallen.
<p>
Auf diese Weise können nun seit der J2SE 5.0 alle Collection-Klassen
typsicher verwendet werden: einfach den Datentyp in spitzen Klammern
direkt hinter dem Klassennamen angeben! Auch bei Collections, die
mit mehr als einem Parameter arbeiten, ist das möglich, also
inbesondere bei den verschiedenen Maps. Hier werden beide Parameter
in spitzen Klammern angegeben und durch Kommata voneinander getrennt.
Wir werden dazu später ein Beispiel sehen.
<p>
Zunächst soll jedoch das obige Beispiel weiter vereinfacht werden.
Tatsächlich ist <font color="#000077"><tt>printSorted2</tt></font>
nämlich etwas länger als <font color="#000077"><tt>printSorted1</tt></font>,
d.h. wir haben uns die Typsicherheit durch <i>zusätzlichen</i>
Code erkauft. Daß es wesentlich einfacher geht, zeigt folgende
Variante:
<a name="einfachtypsicher"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> printSorted3(<font color="#006699">int</font>... args)
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> Vector<Integer> v = <font color="#0000AA">new</font> Vector<Integer>();
<font color="#555555">004 </font> <font color="#0000AA">for</font> (<font color="#006699">int</font> i : args) {
<font color="#555555">005 </font> v.addElement(i); <a name="einfachtypsicher.a"></a>
<font color="#555555">006 </font> }
<font color="#555555">007 </font> Collections.sort(v);
<font color="#555555">008 </font> <font color="#0000AA">for</font> (Integer i : v) {
<font color="#555555">009 </font> System.out.print((i * 10) + <font color="#0000FF">" "</font>); <a name="einfachtypsicher.b"></a>
<font color="#555555">010 </font> }
<font color="#555555">011 </font> System.out.println();
<font color="#555555">012 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 15.10: Die vereinfachte Version der typsicheren Variante</i></p>
<p>
Hier kommen zusätzlich folgende Techniken zum Einsatz:
<ul>
<li>Dank Autoboxing wird der <a href="index_i.html#ixb100244"><font color=#000080><tt>int</tt></font></a>
in <a href="k100105.html#einfachtypsicher.a">Zeile 005</a> automatisch
in einen <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>
konvertiert.
<li>Dank Autounboxing funktioniert in <a href="k100105.html#einfachtypsicher.b">Zeile 009</a>
auch die umgekehrte Richtung automatisch.
<li>Dank der erweiterten <a href="index_f.html#ixb100078"><font color=#000080><tt>for</tt></font></a>-Schleife
kann sowohl die Einfüge- als auch die Ausgabeschleife erheblich
verkürzt werden.
</ul>
<p>
Dieses Programm sieht wesentlich besser aus als die erste Fassung.
Es ist nun sowohl typsicher als auch besser lesbar. Möglich gemacht
wird dies durch verschiedene Neuerungen der J2SE 5.0, die hier im
Zusammenspiel ihr Synergiepotential entfalten. Autoboxing und Autounboxing
werden in <a href="k100066.html#autoboxing">Abschnitt 10.2.3</a> erläutert
und die erweiterte <a href="index_f.html#ixb100078"><font color=#000080><tt>for</tt></font></a>-Schleife
in <a href="k100043.html#dieforschleife">Abschnitt 6.3.3</a>. Auch
die variablen Parameterlisten sind eine Neuerung der J2SE 5.0; sie
werden in <a href="k100049.html#variableparameterlisten">Abschnitt 7.3.4</a>
erläutert.
<!-- Section -->
<a name="sectlevel3id015008002"></a>
<h3>15.8.2 Collections mit mehreren Typparametern </h3>
<p>
Wie bereits erwähnt können auch Collections typsicher gemacht
werden, deren Methoden üblicherweise mehr als einen Parameter
erwarten. Ein gutes Beispiel dafür ist das Interface <a href="index_m.html#ixb100718"><font color=#000080><tt>Map</tt></font></a>
und dessen implementierende Klassen (etwa <a href="index_h.html#ixb100121"><font color=#000080><tt>HashMap</tt></font></a>,
<a href="index_t.html#ixb100764"><font color=#000080><tt>TreeMap</tt></font></a>
oder <a href="index_h.html#ixb100419"><font color=#000080><tt>Hashtable</tt></font></a>).
Sie speichern nicht einzelne Werte, sondern Schlüssel-Wert-Paare.
Soll eine solche Klasse typsicher verwendet werden, sind bei der Deklaration
zwei Typ-Parameter anzugeben:
<font color="#000077">
<pre>
Hashtable<String, Integer> h = new Hashtable<String, Integer>();
</pre>
</font>
<p>
An die Einfügeoperationen, die beide Parameter erwarten, muss
nach einer solchen Deklaration zwangsweise ein String und ein Integer
übergeben werden. Die Zugriffsmethoden dagegen erwarten einen
<a href="index_s.html#ixb100117"><font color=#000080><tt>String</tt></font></a>
als Schlüssel und liefern einen <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>
als Rückgabewert. Beispielhaft wollen wir uns eine Methode ansehen,
die eine Liste von Strings erwartet und dann zählt, wie oft jedes
einzelne Wort darin vorkommt. Eine Pre-5.0-Implementierung könnte
so aussehen:
<a name="listingid015011"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> wordCount1(String[] args)
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> Hashtable h = <font color="#0000AA">new</font> Hashtable();
<font color="#555555">004 </font> <font color="#0000AA">for</font> (<font color="#006699">int</font> i = 0; i < args.length; ++i) {
<font color="#555555">005 </font> <font color="#006699">int</font> cnt = 1;
<font color="#555555">006 </font> <font color="#0000AA">if</font> (h.containsKey(args[i])) {
<font color="#555555">007 </font> cnt = 1 + ((Integer)h.get(args[i])).intValue();
<font color="#555555">008 </font> }
<font color="#555555">009 </font> h.put(args[i], <font color="#0000AA">new</font> Integer(cnt));
<font color="#555555">010 </font> }
<font color="#555555">011 </font> System.out.println(h);
<font color="#555555">012 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 15.11: Ein untypisierter Wortzähler</i></p>
<p>
Für jedes Element des Parameter-Arrays wird geprüft, ob
es schon in der <a href="index_h.html#ixb100419"><font color=#000080><tt>Hashtable</tt></font></a>
<font color="#000077"><tt>h</tt></font> enthalten ist. Ist das der
Fall, wird das Wort als Schlüssel verwendet, der zugehörige
Zählerstand aus <font color="#000077"><tt>h</tt></font> gelesen
und um 1 erhöht. Ist das nicht der Fall, wird der Zähler
mit 1 initialisiert. Anschließend wird der Zählerwert mit
dem Wort als Schlüssel in die Hashtable geschrieben.
<p>
Seit der J2SE 5.0 kann man die Methode stark vereinfachen:
<a name="zweifachtypsicher"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> wordCount2(String... args)
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> Hashtable<String, Integer> h = <font color="#0000AA">new</font> Hashtable<String, Integer>();
<font color="#555555">004 </font> <font color="#0000AA">for</font> (String key : args) {
<font color="#555555">005 </font> <font color="#0000AA">if</font> (h.containsKey(key)) {
<font color="#555555">006 </font> h.put(key, 1 + h.get(key));
<font color="#555555">007 </font> } <font color="#0000AA">else</font> {
<font color="#555555">008 </font> h.put(key, 1);
<font color="#555555">009 </font> }
<font color="#555555">010 </font> }
<font color="#555555">011 </font> System.out.println(h);
<font color="#555555">012 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 15.12: Die 5.0-Wortzählervariante</i></p>
<p>
Auch hier machen wir uns gleich alle drei oben genannten Erweiterungen
der J2SE 5.0 zu Nutze. Zudem gibt es einen weiteren Vorteil. Da nun
die Datentypen der Methoden <a href="index_p.html#ixb100698"><font color=#000080><tt>put</tt></font></a>
und <a href="index_g.html#ixb100699"><font color=#000080><tt>get</tt></font></a>
bekannt sind, können wir - dank der Verkürzung durch Autoboxing
und Autounboxing - die Programmstruktur übersichtlicher machen.
Wir schreiben dazu die <a href="index_p.html#ixb100698"><font color=#000080><tt>put</tt></font></a>-
und <a href="index_g.html#ixb100699"><font color=#000080><tt>get</tt></font></a>-Operationen
in eine Zeile, die Hilfsvariable <font color="#000077"><tt>cnt</tt></font>
wird gar nicht mehr gebraucht.
<!-- Section -->
<a name="eigenetypisiertelistenklasse"></a>
<h3>15.8.3 Eine eigene typisierte Listenklasse </h3>
<p>
Nachdem wir uns in den vorherigen Abschnitten angesehen haben, wie
generische Collections verwendet werden, wollen wir nun eine eigene
generische Listenklasse implementieren. Deren Interface soll bewußt
schlank gehalten werden, um unnötige Verkomplizierungen zu vermeiden.
Es besteht aus je einer Methode, um Elemente einzufügen und auszulesen,
einer Methode zur Abfrage der Größe und aus einem Iterator,
um die Elemente (u.a. mit den neuen foreach-Schleifen der J2SE 5.0)
durchlaufen zu können.
<p>
Der Einfachheit halber wollen wir die Liste mit einem Array als interne
Datenstruktur realisieren und definieren dazu folgende Klasse:
<a name="listingid015013"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">import</font> java.util.*;
<font color="#555555">002 </font>
<font color="#555555">003 </font><font color="#00AA00">/**
<font color="#555555">004 </font> * Die folgende Klasse realisiert eine einfache Liste mit einer
<font color="#555555">005 </font> * festen Größe. Die Liste kann typisiert werden, so dass
<font color="#555555">006 </font> * Zugriffs- und Hinzufügemethoden typsicher werden. Darüber
<font color="#555555">007 </font> * hinaus implementiert sie das Interface Iterable und stellt
<font color="#555555">008 </font> * einen typsicheren Iterator zur Verfügung, um die Verwendung
<font color="#555555">009 </font> * in J2SE-5.0-foreach-Schleifen zu ermöglichen.
<font color="#555555">010 </font> */</font>
<font color="#555555">011 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">class</font> MiniListe<E>
<font color="#555555">012 </font><font color="#0000AA">implements</font> Iterable<E>
<font color="#555555">013 </font>{
<font color="#555555">014 </font> <font color="#0000AA">private</font> Object[] data;
<font color="#555555">015 </font> <font color="#0000AA">private</font> <font color="#006699">int</font> size;
<font color="#555555">016 </font>
<font color="#555555">017 </font> <font color="#00AA00">/**
<font color="#555555">018 </font> * Erzeugt eine leere Liste, die maximal maxSize Elemente
<font color="#555555">019 </font> * aufnehmen kann.
<font color="#555555">020 </font> */</font>
<font color="#555555">021 </font> <font color="#0000AA">public</font> MiniListe(<font color="#006699">int</font> maxSize)
<font color="#555555">022 </font> {
<font color="#555555">023 </font> <font color="#006699">this</font>.data = <font color="#0000AA">new</font> Object[maxSize];
<font color="#555555">024 </font> <font color="#006699">this</font>.size = 0;
<font color="#555555">025 </font> }
<font color="#555555">026 </font>
<font color="#555555">027 </font> <font color="#00AA00">/**
<font color="#555555">028 </font> * Fügt ein Element zur Liste hinzu. Falls diese schon
<font color="#555555">029 </font> * voll ist, wird eine Exception ausgelöst.
<font color="#555555">030 </font> */</font>
<font color="#555555">031 </font> <font color="#0000AA">public</font> <font color="#006699">void</font> addElement(E element)
<font color="#555555">032 </font> {
<font color="#555555">033 </font> <font color="#0000AA">if</font> (size >= data.length) {
<font color="#555555">034 </font> <font color="#0000AA">throw</font> <font color="#0000AA">new</font> ArrayIndexOutOfBoundsException();
<font color="#555555">035 </font> }
<font color="#555555">036 </font> data[size++] = element;
<font color="#555555">037 </font> }
<font color="#555555">038 </font>
<font color="#555555">039 </font> <font color="#00AA00">/**
<font color="#555555">040 </font> * Liefert die Anzahl der Elemente in der Liste.
<font color="#555555">041 </font> */</font>
<font color="#555555">042 </font> <font color="#0000AA">public</font> <font color="#006699">int</font> size()
<font color="#555555">043 </font> {
<font color="#555555">044 </font> <font color="#0000AA">return</font> size;
<font color="#555555">045 </font> }
<font color="#555555">046 </font>
<font color="#555555">047 </font> <font color="#00AA00">/**
<font color="#555555">048 </font> * Liefert das Element an Position pos. Falls kein solches
<font color="#555555">049 </font> * Element vorhanden ist, wird eine Exception ausgelöst.
<font color="#555555">050 </font> */</font>
<font color="#555555">051 </font> <font color="#0000AA">public</font> E elementAt(<font color="#006699">int</font> pos)
<font color="#555555">052 </font> {
<font color="#555555">053 </font> <font color="#0000AA">if</font> (pos >= size) {
<font color="#555555">054 </font> <font color="#0000AA">throw</font> <font color="#0000AA">new</font> NoSuchElementException();
<font color="#555555">055 </font> }
<font color="#555555">056 </font> <font color="#0000AA">return</font> (E)data[pos];
<font color="#555555">057 </font> }
<font color="#555555">058 </font>
<font color="#555555">059 </font> <font color="#00AA00">/**
<font color="#555555">060 </font> * Liefert einen Iterator zum Durchlaufen der Elemente.
<font color="#555555">061 </font> */</font>
<font color="#555555">062 </font> <font color="#0000AA">public</font> Iterator<E> iterator()
<font color="#555555">063 </font> {
<font color="#555555">064 </font> <font color="#0000AA">return</font> <font color="#0000AA">new</font> Iterator<E>()
<font color="#555555">065 </font> {
<font color="#555555">066 </font> <font color="#006699">int</font> pos = 0;
<font color="#555555">067 </font>
<font color="#555555">068 </font> <font color="#0000AA">public</font> <font color="#006699">boolean</font> hasNext()
<font color="#555555">069 </font> {
<font color="#555555">070 </font> <font color="#0000AA">return</font> pos < size;
<font color="#555555">071 </font> }
<font color="#555555">072 </font> <font color="#0000AA">public</font> E next()
<font color="#555555">073 </font> {
<font color="#555555">074 </font> <font color="#0000AA">if</font> (pos >= size) {
<font color="#555555">075 </font> <font color="#0000AA">throw</font> <font color="#0000AA">new</font> NoSuchElementException();
<font color="#555555">076 </font> }
<font color="#555555">077 </font> <font color="#0000AA">return</font> (E)data[pos++];
<font color="#555555">078 </font> }
<font color="#555555">079 </font> <font color="#0000AA">public</font> <font color="#006699">void</font> remove()
<font color="#555555">080 </font> {
<font color="#555555">081 </font> <font color="#0000AA">throw</font> <font color="#0000AA">new</font> UnsupportedOperationException();
<font color="#555555">082 </font> }
<font color="#555555">083 </font> };
<font color="#555555">084 </font> }
<font color="#555555">085 </font>
<font color="#555555">086 </font> <font color="#00AA00">//------------------------------------------</font>
<font color="#555555">087 </font> <font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> main(String[] args)
<font color="#555555">088 </font> {
<font color="#555555">089 </font> <font color="#00AA00">//Untypisierte Verwendung</font>
<font color="#555555">090 </font> MiniListe l1 = <font color="#0000AA">new</font> MiniListe(10);
<font color="#555555">091 </font> l1.addElement(3.14);
<font color="#555555">092 </font> l1.addElement(<font color="#0000FF">"world"</font>);
<font color="#555555">093 </font> <font color="#0000AA">for</font> (Object o : l1) {
<font color="#555555">094 </font> System.out.println(o);
<font color="#555555">095 </font> }
<font color="#555555">096 </font> <font color="#00AA00">//Ganzzahlige Typisierung</font>
<font color="#555555">097 </font> System.out.println(<font color="#0000FF">"---"</font>);
<font color="#555555">098 </font> MiniListe<Integer> l2 = <font color="#0000AA">new</font> MiniListe<Integer>(5);
<font color="#555555">099 </font> l2.addElement(3);
<font color="#555555">100 </font> l2.addElement(1);
<font color="#555555">101 </font> l2.addElement(4);
<font color="#555555">102 </font> <font color="#0000AA">for</font> (Integer i : l2) {
<font color="#555555">103 </font> System.out.println(i + 1000);
<font color="#555555">104 </font> }
<font color="#555555">105 </font> <font color="#00AA00">//Verwendung read-only</font>
<font color="#555555">106 </font> System.out.println(<font color="#0000FF">"---"</font>);
<font color="#555555">107 </font> MiniListe<? <font color="#0000AA">extends</font> Number> l3 = l2;
<font color="#555555">108 </font> <font color="#0000AA">for</font> (Number i : l3) {
<font color="#555555">109 </font> System.out.println(i.intValue() + 1000);
<font color="#555555">110 </font> }
<font color="#555555">111 </font> }
<font color="#555555">112 </font>}</pre>
</font>
</td>
<td valign=top align=right>
<a href="../examples/MiniListe.java"><font color="#000055" size=-1>MiniListe.java</font></a></td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 15.13: Eine eigene typisierte Listenklasse</i></p>
<p>
Die Ausgabe des Programms ist:
<font color="#333300">
<pre>
3.14
world
---
1003
1001
1004
---
1003
1001
1004
</pre>
</font>
<p>
Wir wollen uns einige interessante Implementierungsdetails ansehen:
<ul>
<li>Zunächst fällt auf, dass bei der Deklaration der Klasse
ein formaler Typparameter <font color="#000077"><tt>E</tt></font>
an den Typnamen angehängt wird. Dieser wird beim Einfügen
und Auslesen von Listenelementen wiederverwendet und steht für
den Datentyp, mit dem die Klasse später instanziert wird. Er
sorgt beispielsweise dafür, dass eine <font color="#000077"><tt>MiniListe<Integer></tt></font>
auch nur <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>-Werte
aufnehmen und ausgeben kann, nicht aber <a href="index_d.html#ixb100255"><font color=#000080><tt>Double</tt></font></a>-,
<a href="index_s.html#ixb100117"><font color=#000080><tt>String</tt></font></a>-
oder andere Datentypen. Die Bezeichnung <font color="#000077"><tt>E</tt></font>
ist eine Namenskonvention, die für »Element« steht,
bei Schlüssel-Wert-Collections empfiehlt die Java-Dokumentation
<font color="#000077"><tt>K</tt></font> (für »Key«)
und <font color="#000077"><tt>V</tt></font> (für »Value«).
<li>Das Array zur Ablage der Daten ist vom Typ <a name="ixa101018"><a href="index_o.html#ixb100775"><font color=#000080><tt>Object[]</tt></font></a></a>.
Egal, wie die Liste später typisiert wird, das Array kann die
eingehenden Werte auf jeden Fall aufnehmen, denn <a href="index_o.html#ixb100224"><font color=#000080><tt>Object</tt></font></a>
ist Oberklasse aller anderen Klassen.
<li>Die Methode <font color="#000077"><tt>addElement</tt></font> besitzt
einem formalen Parameter vom Typ <font color="#000077"><tt>E</tt></font>.
Damit drücken wir aus, dass beim Aufruf von <font color="#000077"><tt>addElement</tt></font>
nur solche Elemente übergeben werden können, die dem Typ
entsprechen, mit dem die Liste deklariert wurde. <font color="#000077"><tt>E</tt></font>
steht hier als Platzhalter für den Typ, mit dem die Liste instanziert
wurde und wird überall dort verwendet, wo sichergestellt werden
soll, dass beim Aufruf der korrekte Typ verwendet wird. Wurde die
Liste beispielsweise als <font color="#000077"><tt>MiniListe<Integer></tt></font>
deklariert, steht <font color="#000077"><tt>E</tt></font> für
<a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>,
und <font color="#000077"><tt>addElement</tt></font> verhält
sich, als wäre sie wie folgt deklariert worden:
<font color="#000077">
<pre>
public void addElement(Integer element)
</pre>
</font>
<li>Das gleiche Verfahren wird beim Rückgabewert von <font color="#000077"><tt>elementAt</tt></font>
angewendet. Damit drücken wir aus, dass auch die Rückgabewerte
beim Zugriff auf Listenelemente genau den Datentyp haben sollen, mit
dem die Liste deklariert wurde.
<li>Der Iterator wird ebenfalls typisiert deklariert, damit er beim
Durchlaufen der Elemente direkt den richtigen Datentyp liefert. Hier
kann man erkennen, dass der formale Typparameter nicht nur zur Definition
von einfachen Methodenparametern und Rückgabewerten sondern auch
zur typkonformen Deklaration und Instanzierung anderer generischer
Klassen verwendet werden kann.
</ul>
<p>
Damit ist die komplette Schnittstelle der Klasse typsicher, und wir
können sie wie in den vorigen Abschnitten beschrieben verwenden.
Die <a href="index_m.html#ixb100150"><font color=#000080><tt>main</tt></font></a>-Methode
zeigt einige Anwendungen, die nach den bisherigen Ausführungen
selbsterklärend sein sollten.
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100%>
<tr>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#CC0000"><img src="trp1_1.gif"></td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=1></td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#CC0000"><img src="trp1_1.gif"></td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top width=1000>
<p>
Zu beachten ist, dass in diesem Beispiel »nur« die öffentliche
Schnittstelle der Klasse typsicher ist. Innerhalb der Klasse selbst
ist es nach wie vor möglich, fehlerhaft typisierte Werte in das
Datenarray einzufügen, denn als <a href="index_o.html#ixb100775"><font color=#000080><tt>Object[]</tt></font></a>
kann es beliebige Objekte aufnehmen. Wir könnten eine solche
Schnittstelle sogar öffentlich machen:
<font color="#000077">
<pre>
public void addStringElement(String s)
{
if (size >= data.length) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
}
data[size++] = s;
}
</pre>
</font>
<p>
Dieser Code wäre vollkommen korrekt und würde vom Compiler
nicht beanstandet werden. Ein Aufruf der Methode in einer <font color="#000077"><tt>MiniListe<Double></tt></font>
würde tatsächlich einen <a href="index_s.html#ixb100117"><font color=#000080><tt>String</tt></font></a>
einfügen, und beim Zugriff auf dieses Element würde es zu
einer <a href="index_c.html#ixb100729"><font color=#000080><tt>ClassCastException</tt></font></a>
kommen. »Typsichere« Klassen sind also nur dann wirklich
typsicher, wenn die Implementierung sicherstellt, dass keine typfremden
Werte gespeichert werden.</td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=1 width=100% bgcolor="#CC0000">
<tr>
<td><font color="#FFFFFF"> Warnung </font></td>
</tr>
</table>
</td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#CC0000"><img src="trp1_1.gif"></td>
</tr>
</table>
<!-- Section -->
<a name="sectlevel3id015008004"></a>
<h3>15.8.4 Typkompatibilität </h3>
<!-- Section -->
<a name="sectlevel4id015008004001"></a>
<h4>Ober- und Unterklassen in generischen Typen </h4>
<p>
Beim Umgang mit typisierten Collections gibt es einige Besonderheiten,
die zu einer Verkomplizierung des ursprünglichen Mechanismus
geführt haben. Wir wollen zunächst eine einfache Methode
betrachten, um uns noch einmal das Zusammenspiel zwischen Ober- und
Unterklassen anzusehen (es wurde unter dem Stichwort »Polymorphismus«
bereits in den Abschnitten <a href="k100047.html#polymorphismus">Abschnitt 7.1.6</a>
und <a href="k100055.html#abstraktpolymorph">Abschnitt 8.4</a> erläutert):
<a name="listingid015014"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> doesWork1()
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> Double pi = <font color="#0000AA">new</font> Double(3.14);
<font color="#555555">004 </font> Number num = pi;
<font color="#555555">005 </font> System.out.println(num.toString());
<font color="#555555">006 </font> Double pi2 = (Double)num;
<font color="#555555">007 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 15.14: Funktionierendes Zusammenspiel von Ober- und Unterklassen</i></p>
<p>
Zunächst wird eine <a href="index_d.html#ixb100255"><font color=#000080><tt>Double</tt></font></a>-Variable
<font color="#000077"><tt>pi</tt></font> angelegt und mit dem Fließkommawert
3.14 initialisiert. In der nächsten Zeile machen wir uns die
Tatsache zunutze, dass <a href="index_d.html#ixb100255"><font color=#000080><tt>Double</tt></font></a>
eine Unterklasse von <a name="ixa101019"><a href="index_n.html#ixb100776"><font color=#000080><tt>Number</tt></font></a></a>
ist und weisen der Variablen der Oberklasse einen Wert der Unterklasse
zu. Dies entspricht unserem bisherigen Verständnis von objektorientierter
Programmierung, denn ein <a href="index_d.html#ixb100255"><font color=#000080><tt>Double</tt></font></a>
<i>ist eine</i> <a href="index_n.html#ixb100776"><font color=#000080><tt>Number</tt></font></a>,
hat alle Eigenschaften von <a href="index_n.html#ixb100776"><font color=#000080><tt>Number</tt></font></a>
(und ein paar mehr), und kann daher problemlos als <a href="index_n.html#ixb100776"><font color=#000080><tt>Number</tt></font></a>
verwendet werden. Die nächsten beiden Zeilen beweisen, dass diese
Annahme korrekt ist (der Inhalt von <font color="#000077"><tt>num</tt></font>
ist tatsächlich 3.14) und dass man die <a href="index_n.html#ixb100776"><font color=#000080><tt>Number</tt></font></a>-Variable
auch zurückkonvertieren kann - in Wirklichkeit zeigt sie ja auf
ein <a href="index_d.html#ixb100255"><font color=#000080><tt>Double</tt></font></a>.
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100%>
<tr>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#CC0000"><img src="trp1_1.gif"></td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=1></td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#CC0000"><img src="trp1_1.gif"></td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top width=1000>
<p>
Überträgt man das Beispiel auf typisierte Collections, lassen
sich die dahinter stehenden Annahmen nicht ohne weiteres aufrecht
erhalten. Ein <font color="#000077"><tt>Vector<Double></tt></font>
ist kein Subtyp eines <font color="#000077"><tt>Vector<Number></tt></font>!
Die folgenden Codezeilen sind illegal und werden vom Compiler abgewiesen:
<font color="#000077">
<pre>
Vector<Double> vd = new Vector<Double>();
Vector<Number> vn = vd;
</pre>
</font>
</td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=1 width=100% bgcolor="#CC0000">
<tr>
<td><font color="#FFFFFF"> Warnung </font></td>
</tr>
</table>
</td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#CC0000"><img src="trp1_1.gif"></td>
</tr>
</table>
<p>
Wir wollen uns ansehen, warum das so ist. Wären sie nämlich
erlaubt, könnten wir folgende Methode schreiben:
<a name="listingid015015"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> doesntWork1()
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> Vector<Double> vd = <font color="#0000AA">new</font> Vector<Double>();
<font color="#555555">004 </font> Vector<Number> vn = vd;
<font color="#555555">005 </font> vn.addElement(<font color="#0000AA">new</font> Integer(7));
<font color="#555555">006 </font> Double x = vd.elementAt(0);
<font color="#555555">007 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 15.15: Nicht funktionierendes Zusammenspiel von Ober- und
Unterklassen</i></p>
<p>
Das Programm erzeugt einen <font color="#000077"><tt>Vector<Double>
vd</tt></font> und weist ihn einer <font color="#000077"><tt>Vector<Number>-Variable
vn</tt></font> zu. Wäre diese eine Oberklasse von <font color="#000077"><tt>Vector<Double></tt></font>,
könnten wir natürlich auch <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>-Werte
in den <a href="index_v.html#ixb100120"><font color=#000080><tt>Vector</tt></font></a>
einfügen wollen. Denn auch <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>
ist eine Unterklasse von <a href="index_n.html#ixb100776"><font color=#000080><tt>Number</tt></font></a>,
und mit derselben Berechtigung würden wir annehmen, dass <font color="#000077"><tt>Vector<Number></tt></font>
Oberklasse von <font color="#000077"><tt>Vector<Integer></tt></font>
ist. Dann wäre aber nicht mehr sichergestellt, dass beim Zugriff
auf <font color="#000077"><tt>vd</tt></font> nur noch <a href="index_d.html#ixb100255"><font color=#000080><tt>Double</tt></font></a>-Elemente
geliefert werden, denn über den Umweg <font color="#000077"><tt>vn</tt></font>
haben wir ja auch ein <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>-Objekt
eingefügt. Der Compiler könnte also nicht mehr garantieren,
dass die vierte Zeile korrekt ausgeführt wird.
<p>
Daraus ist ein folgenschwerer Schluß zu ziehen: Ist <font color="#000077"><tt>U</tt></font>
eine Unterklasse von <font color="#000077"><tt>O</tt></font>, so folgt
daraus <i>eben nicht</i>, dass auch <font color="#000077"><tt>G<U></tt></font>
eine Unterklasse von <font color="#000077"><tt>G<O></tt></font>
ist. Das ist schwer zu verstehen, denn es widerspricht unseren bisherigen
Erfahrungen im Umgang mit Ober- und Unterklassen. Das Problem dabei
ist die <i>Veränderlichkeit</i> des Vectors, denn dadurch könnte
man über den Alias-Zeiger <font color="#000077"><tt>vn</tt></font>
Werte einzufügen, die nicht typkonform sind. Aus diesem Grunde
würde der Compiler bereits die zweite Zeile der obigen Methode
mit einem Typfehler ablehnen.
<!-- Section -->
<a name="sectlevel4id015008004002"></a>
<h4>Der Wildcard ?<a name="ixa101020"></a><a name="ixa101021"></a>
</h4>
<p>
Diese neue Typinkompatibilität hat nun einige Konsequenzen, die
sich vor allem dort bemerkbar machen, wo wir bisher intuitiv angenommen
haben, dass Ober- und Unterklasse zuweisungskompatibel sind. Ein Beispiel
ist etwa die Parametrisierung von Methoden, bei der man üblicherweise
die formalen Parameter etwas allgemeiner fasst, um die Methode vielseitiger
einsetzen zu können.
<p>
Betrachten wir eine Methode zur Ausgabe aller Elemente unserer Zahlenliste.
Mit etwas Weitblick würde man sie so formulieren:
<a name="listingid015016"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> printAllNumbers1(List<Number> numbers)
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> <font color="#0000AA">for</font> (Number s : numbers) {
<font color="#555555">004 </font> System.out.println(s);
<font color="#555555">005 </font> }
<font color="#555555">006 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 15.16: Nicht funktionierende Ausgabe der Zahlenliste</i></p>
<p>
Anstelle eines <font color="#000077"><tt>Vector<Double></tt></font>
verallgemeinern wir auf <font color="#000077"><tt>List<Number></tt></font>.
In der Annahme, dann nicht nur den Inhalt eines Vektors ausgeben zu
können, sondern auch den einer <a href="index_a.html#ixb100719"><font color=#000080><tt>ArrayList</tt></font></a>
oder <a href="index_l.html#ixb100695"><font color=#000080><tt>LinkedList</tt></font></a>
(die beide ebenfalls vom Typ <a href="index_l.html#ixb100717"><font color=#000080><tt>List</tt></font></a>
sind), und zwar auch dann, wenn sie nicht <a href="index_d.html#ixb100255"><font color=#000080><tt>Double</tt></font></a>-,
sondern auch <a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>-
oder <a href="index_l.html#ixb100467"><font color=#000080><tt>Long</tt></font></a>-Werte
enthalten (die ebenfalls vom Typ <a href="index_n.html#ixb100776"><font color=#000080><tt>Number</tt></font></a>
sind). Diese Methode enthält nicht mehr Code als die speziellere
Form, ist aber viel universeller einzusetzen. Ergo würde sich
ein erfahrener Programmierer normalerweise dafür entscheiden,
sie auf diese Weise zu parametrisieren.
<p>
Leider hat die Sache einen Haken. Zwar akzeptiert <font color="#000077"><tt>printAllNumbers1</tt></font>
beliebige Collections vom Typ <a href="index_l.html#ixb100717"><font color=#000080><tt>List</tt></font></a>,
aber eben nur, wenn sie Werte vom Typ <a href="index_n.html#ixb100776"><font color=#000080><tt>Number</tt></font></a>
enthalten. Solche mit <a href="index_d.html#ixb100255"><font color=#000080><tt>Double</tt></font></a>-,
<a href="index_i.html#ixb100170"><font color=#000080><tt>Integer</tt></font></a>-
oder <a href="index_l.html#ixb100467"><font color=#000080><tt>Long</tt></font></a>-Werten
lehnt sie - aus den oben beschriebenen Gründen - ab. Der praktische
Nutzen dieser Methode ist damit nur mehr gering.
<p>
Um mehr Flexibilität zu gewinnen, wurde der Wildcard »?«
als Typparameter eingeführt. Wird das Fragezeichen anstelle eines
konkreten Elementtyps angegeben, bedeutet dies, das die Collection
beliebige Werte enthalten kann:
<a name="listingid015017"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> printAllNumbers2(List<?> numbers)
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> <font color="#0000AA">for</font> (Object o: numbers) {
<font color="#555555">004 </font> System.out.println(o);
<font color="#555555">005 </font> }
<font color="#555555">006 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 15.17: Funktionierende Ausgabe der Zahlenliste</i></p>
<p>
An diese Methode können nun Listen mit beliebig typisierten Elementen
übergeben werden. Allerdings gibt es beim Lesen der Elemente
keine Typsicherheit mehr. Am Kopf der <a href="index_f.html#ixb100078"><font color=#000080><tt>for</tt></font></a>-Schleife
kann man erkennen, dass der Compiler die Listenelemente nun - wie
in früheren JDK-Versionen - lediglich als Werte des Typs <a href="index_o.html#ixb100224"><font color=#000080><tt>Object</tt></font></a>
ansieht. Spezielle Eigenschaften sind damit unsichtbar bzw. müssen
mit Hilfe einer expliziten Typkonvertierung wieder sichtbar gemacht
werden.
<!-- Section -->
<a name="sectlevel4id015008004003"></a>
<h4><a name="ixa101022">Gebundene Wildcards</a><a name="ixa101023"></a></h4>
<p>
Eine abgeschwächte Form des »?«-Wildcards sind die
gebundenen Wildcards (»bounded wildcards«). Sie entstehen,
wenn nach dem Fragezeichen das Schlüsselwort <a name="ixa101024"><a href="index_e.html#ixb100416"><font color=#000080><tt>extends</tt></font></a></a>
angegeben wird, gefolgt vom Namen des Elementtyps. Dadurch wird ausgedrückt,
dass die Collection Elemente der angegebenen Klasse oder einer ihrer
Unterklassen enthalten kann:
<a name="listingid015018"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> printAllNumbers3(List<? <font color="#0000AA">extends</font> Number> numbers)
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> <font color="#0000AA">for</font> (Number s : numbers) {
<font color="#555555">004 </font> System.out.println(s.doubleValue());
<font color="#555555">005 </font> }
<font color="#555555">006 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 15.18: Verbesserte funktionierende Ausgabe der Zahlenliste</i></p>
<p>
Gebundene Wildcards realisieren am ehesten die bisher bekannten Regeln
von Typkonformität bei Ober- und Unterklassen von Elementen.
<font color="#000077"><tt>? extends O</tt></font> bedeutet, dass die
Collection Elemente des Typs <font color="#000077"><tt>O</tt></font>
oder einer (auch über mehrere Stufen) daraus abgeleiteten Unterklasse
enthalten kann. An einen formalen Parameter vom Typ <font color="#000077"><tt>List<?
extends Number></tt></font> können also aktuelle Parameter
des Typs <font color="#000077"><tt>Vector<Double></tt></font>,
<font color="#000077"><tt>ArrayList<Integer></tt></font> usw.
übergeben werden.
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100%>
<tr>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#000077"><img src="trp1_1.gif"></td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top width=1000>
<p>
Zu beachten ist allerdings, dass die Wildcards nur das <i>Lesen</i>
der Elemente flexibilisieren. Das Einfügen neuer Elemente ist
dagegen <i>nicht mehr erlaubt</i> und wird vom Compiler unterbunden.
Genauer gesagt, verboten ist der Aufruf von Methoden, die mindestens
einen generisch typisierten Parameter haben. Die Gründe entsprechen
den oben erläuterten. Wäre es nämlich zulässig,
in eine <font color="#000077"><tt>List<? extends Number></tt></font>
einen <a href="index_d.html#ixb100255"><font color=#000080><tt>Double</tt></font></a>
einzufügen, so würde ein Problem entstehen, wenn es sich
tatsächlich beispielsweise um einen <font color="#000077"><tt>Vector<Integer></tt></font>
handeln würde, denn dieser darf ja kein Element des Typs <a href="index_d.html#ixb100255"><font color=#000080><tt>Double</tt></font></a>
aufnehmen. Daher sorgt der Compiler dafür, dass bei der Verwendung
von Wildcards und gebundenen Wildcards die Collection nur noch zum
Lesen der Elemente verwendet werden darf. Versuche, neue Elemente
einzufügen, werden mit einem Compilerfehler quittiert.</td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=1 width=100% bgcolor="#000077">
<tr>
<td><font color="#FFFFFF"> Hinweis </font></td>
</tr>
</table>
</td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#000077"><img src="trp1_1.gif"></td>
</tr>
</table>
<!-- Section -->
<a name="sectlevel3id015008005"></a>
<h3>15.8.5 Sonstiges </h3>
<p>
Die Implementierung von generischen Collections ist in Java im Prinzip
Sache des Compilers, die virtuelle Maschine merkt davon nichts. Der
Compiler interpretiert den Quelltext, prüft die Typ-Parameter
und erzeugt Bytecode mit den erforderlichen Typ-Konvertierungen, Warnungen
und Fehlermeldungen. Das Laufzeitsystem, die virtuelle Maschine, arbeitet
dabei im Grunde wie in früheren JDK-Versionen. Dabei bleibt insbesondere
die Integrität der VM stets erhalten und Typfehler führen
zu kontrollierten (ClassCast-) Exceptions, wie in früheren JDK-Versionen.
Trotz allen Aufwands lassen sich nämlich Fälle konstruieren,
bei denen fehlerhaft typisierte Werte in eine generische Collection
eingefügt werden. Wir werden dazu im nächsten Abschnitt
ein einfaches Beispiel sehen.
<p>
Anders als Templates in C++ erzeugen generische Java-Klassen keinen
zusätzlichen Programmcode. Alle Instanzen einer generischen Klasse
verwenden denselben Bytecode, <a name="ixa101025"><a href="index_g.html#ixb100781"><font color=#000080><tt>getClass</tt></font></a></a>
liefert ein und dasselbe Klassenobjekt und die statischen Variablen
werden gemeinsam verwendet. Es ist nicht erlaubt, in statischen Initialisierern
oder statischen Methoden auf den Typparameter einer Klasse zuzugreifen,
und die Anwendung des <a name="ixa101026"><a href="index_i.html#ixb100330"><font color=#000080><tt>instanceof</tt></font></a></a>-Operators
auf eine typisierte Klasse ist illegal.
<p>
Es ist zulässig, generische Collections und herkömmliche
Collections gemeinsam zu verwenden. Erwartet beispielsweise ein Methodenparameter
eine typisierte Collection, so kann auch eine untypisierte Collection
übergeben werden, und umgekehrt. In diesem Fall kann der Compiler
die Typsicherheit des Programmcodes allerdings nicht mehr sicherstellen
und generiert vorsichtshalber eine »unchecked warning« <a name="ixa101027"></a>:
<font color="#333300">
<pre>
Note: Some input files use unchecked or unsafe operations.
Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.
</pre>
</font>
<p>
Durch Rekompilieren mit <a name="ixa101028"><a href="index_0.html#ixb100783"><font color=#000080><tt>-Xlint:unchecked</tt></font></a></a>
werden Detailinformationen ausgegeben. Die Entwickler des JDK gehen
davon aus, dass in Zukunft nur noch typisierte Collections verwendet
werden, und diese Warnungen nach einer gewissen Übergangszeit
der Vergangenheit angehören werden.
<p>
Neben den hier beschriebenen Eigenschaften gibt es noch eine ganze
Reihe weiterer Aspekte von generischen Klassen, auf die wir hier nicht
näher eingehen wollen. Sie werden meist gebraucht, um spezielle
Sonderfälle bei der Entwicklung von Collection-Klassen zu realisieren;
für »Otto Normalprogrammierer« sind die meisten von
ihnen weniger relevant. Die nachfolgende Aufzählung listet einige
von ihnen auf, weitere Informationen können der Sprachspezifikation
bzw. der Dokumentation der J2SE 5.0 oder 6.0 entnommen werden:
<ul>
<li>Mit dem Schlüsselwort <a name="ixa101029"><a href="index_s.html#ixb100424"><font color=#000080><tt>super</tt></font></a></a>
können gebundene Wildcards mit unteren Grenzen definiert werden.
<font color="#000077"><tt>List<? super Number></tt></font> ist
eine Liste von Objekten des Typs <a href="index_n.html#ixb100776"><font color=#000080><tt>Number</tt></font></a>
oder einer beliebigen Oberklasse von <a href="index_n.html#ixb100776"><font color=#000080><tt>Number</tt></font></a>.
<li>Mit Hilfe des &-Operators können mehrfache Bindungen
angegeben werden (»multiple bounds« <a name="ixa101030"></a>).
Ein derart spezifizierter Typ ist Subtyp aller angegebenen Typen.
<li>Neben generischen Klassen können auch <a name="ixa101031">generische Methoden</a>
definiert werden. Sie erhalten einen expliziten Typ-Parameter, der
in Aufruf- und Rückgabeparametern verwendet werden kann. Anders
als bei typisierten Klassen muss dieser bei Aufruf der Methode nicht
explizit angegeben werden, sondern wird vom Compiler automatisch hergeleitet.
</ul>
<hr>
<table border=0 cellpadding=0 cellspacing=1 width="100%">
<tr bgcolor="#EEFFCC">
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="cover.html"> Titel </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100003.html"> Inhalt </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="search.html"> Suchen </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="index.html"> Index </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="../jdkdocs/index.html" onClick="this.href=getDocIndex()"> DOC </a>
<td align="right">Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison
Wesley, Version 5.0.1
<tr bgcolor="#EEFFCC">
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100097.html"> << </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100104.html"> < </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100106.html"> > </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100107.html"> >> </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="../jdkdocs/api/index.html" onClick="this.href=getApiIndex()"> API </a>
<td align="right">© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas
Stark, <a href="http://www.javabuch.de">http://www.javabuch.de</a>
</table>
<a name="endofbody"></a>
</body>
</html>
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