Java 类型安全的异构容器

转载自：http://blog.csdn.net/sh_c1991/article/details/45965743

我们的想法是用key自身的class 类型作为key。因为Class 是参数化的类型，它可以确保我们使Context方法是类型安全的，而无需诉诸于一个未经检查的强制转换为T。这种形式的一个Class 对象称之为类型令牌（type token）。

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1. public class Context {
2. private final Map<Class<?>, Object> values = new HashMap<>();
3. public <T> void put( Class<T> key, T value ) {
4. values.put( key, value );
5. }
6. public <T> T get( Class<T> key ) {
7. return key.cast( values.get( key ) );
8. }
9. [...]
10. }

请注意在Context#get 的实现中是如何用一个有效的动态变量替换向下转型的。客户端可以这样使用这个context：

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1. Context context = new Context();
2. Runnable runnable ...
3. context.put( Runnable.class, runnable );
4. // several computation cycles later...
5. Executor executor = ...
6. context.put( Executor.class, executor );
7. // even more computation cycles later...
8. Runnable value = context.get( Runnable.class );

这次客户端的代码将可以正常工作，不再有类转换的问题，因为不可能通过一个不同的值类型来交换某个键值对。

Bloch指出这种模式有两个局限性。“首先，恶意的客户端可以通过以原生态形式（raw form）使用class对象轻松地破坏类型安全。”为了确保在运行时类型安全可以在Context#put中使用动态转换（dynamic cast）。

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1. public <T> void put( Class<T> key, T value ) {
2. values.put( key, key.cast( value ) );
3. }

第二个局限在于它不能用在不可具体化（non-reifiable ）的类型中

换句话说，你可以保存Runnable 或Runnable[]，但是不能保存List<Runnable>。

这是因为List<Runnable>没有特定class对象，所有的参数化类型指的是相同的List.class 对象。因此，Bloch指出对于这种局限性没有满意的解决方案。

多条同类型容器条目

为了能够存储多条同类型容器条目，我们可以用自定义key改变Context 类。这种key必须提供我们类型安全所需的类型信息，以及区分不同的值对象（value objects）的标识。一个以String 实例为标识的、幼稚的key实现可能是这样的：

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1. public class Key<T> {
2. final String identifier;
3. final Class<T> type;
4. public Key( String identifier, Class<T> type ) {
5. this.identifier = identifier;
6. this.type = type;
7. }
8. }

我们再次使用参数化的Class作为类型信息的钩子，调整后的Context将使用参数化的Key而不是Class。

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1. public class Context {
2. private final Map<Key<?>, Object> values = new HashMap<>();
3. public <T> void put( Key<T> key, T value ) {
4. values.put( key, value );
5. }
6. public <T> T get( Key<T> key ) {
7. return key.type.cast( values.get( key ) );
8. }
9. [...]
10. }

客户端将这样使用这个版本的Context：

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1. Context context = new Context();
2. Runnable runnable1 = ...
3. Key<Runnable> key1 = new Key<>( "id1", Runnable.class );
4. context.put( key1, runnable1 );
5. Runnable runnable2 = ...
6. Key<Runnable> key2 = new Key<>( "id2", Runnable.class );
7. context.put( key2, runnable2 );
8. // several computation cycles later...
9. Runnable actual = context.get( key1 );
10. assertThat( actual ).isSameAs( runnable1 );

虽然这个代码片段可用，但仍有缺陷。在Context#get中，Key被用作查询参数。用相同的identifier和class初始化两个不同的Key的实例，一个用于put，另一个用于get，最后get操作将返回null 。这不是我们想要的……

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1. Context context = new Context();
2. Runnable runnable1 = ...
3. Key<Runnable> key1 = new Key<>( "same-id", Runnable.class );
4. Key<Runnable> key2 = new Key<>( "same-id", Runnable.class );
5. context.put( key1, runnable1 );//一个用于put
6. context.get(key2); //另一个用于get --> return null;

幸运的是，为Key设计合适的equals 和hashCode 可以轻松解决这个问题，进而使HashMap 查找按预期工作。最后，你可以为创建key提供一个工厂方法以简化其创建过程（与static import一起使用时有用）：

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1. public static  Key key( String identifier, Class type ) {
2. return new Key( identifier, type );
3. }