• Generics
  • 簡単なGenericsのサンプルプログラム
  • Genericsと型引数
  • もっと突っ込んだGenericsの使い方

Generics

Generics（ジェネリクス）は、Java5.0の目玉の一つです。
このGenericsとAutoboxing/Unboxing、拡張for文によって、プログミングが随分とすっきりするようになりました。

また、これまでObject型しか格納できないCollectionフレームワークには、間違ったクラスを格納してしまった場合、それが（Collectionからの取り出し時の）ClassCastExceptionという実行時例外（Runtime Exception）でしか捕捉出来ないといった問題がありました。
Genericsの導入によって、Collectionに（格納する）「型」を宣言することで、間違った型を格納することが「コンパイルエラー」として発現させることができるようになりました。これにより、コード品質の向上が見込めます。

簡単なGenericsのサンプルプログラム

ListとMapを使うコーディングかんたんなサンプルを作ってみます。
まず、1.4系で以下のようなコードを書いてみます。

package test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class ExampleGenerics1 {

　　　　public static void main(String[] args) {

　　　　　　　　// Listに整数1を追加する。
　　　　　　　　List aList = new ArrayList();
　　　　　　　　aList.add(new Integer(1));　// (A) 1をラッパークラスIntegerでラップする。
　　　　　　　　System.out.println("listed value = " + aList.get(0));

　　　　　　　　// 上のListから整数1を取り出す。
　　　　　　　　// (B) 取り出してラッパークラスにCastした後、1に足す。
　　　　　　　　int sum = 1 + ((Integer)aList.get(0)).intValue();
　　　　　　　　System.out.println("test sum = " + sum);

　　　　　　　　// 整数をキーにするMapを作る。
　　　　　　　　Map map = new HashMap();
　　　　　　　　map.put(new Integer(1),"いちご"); // (C) キーとなる整数をラップする。
　　　　　　　　map.put(new Integer(2),"ばなな");

　　　　　　　　// （D) 1番目を取り出すために1をIntegerでラップして、取り出す。
　　　　　　　　System.out.println("first element is " + map.get(new Integer(1)));
　　　　}
}

これを実行すると以下のような結果が得られます。

listed value = 1
test sum = 2
first element is いちご

これと同じ結果を得られるコードをGenerics＋Autoboxing/Unboxingを使って記述してみます。

package test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class SampleGenerics1 {

　　　　public static void main(String[] args) {

　　　　　　　　// Listに整数1を追加する。
　　　　　　　　List<Integer> aList = new ArrayList<Integer>();　// (a) GenericsでListの型を宣言。
　　　　　　　　aList.add(1);　　　　　　　　　　　　　　　　// (b) Autoboxingで整数をそのままadd。
　　　　　　　　System.out.println("listed value = " + aList.get(0));

　　　　　　　　// 上のListから整数1を取り出す。
　　　　　　　　int sum = 1 + aList.get(0); // (c) Auto-unboxingで整数をそのまま取り出す。
　　　　　　　　System.out.println("test sum = " + sum);

　　　　　　　　// 整数をキーにするMapを作る。
　　　　　　　　Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>(); // (d) GenericsでMapを宣言。
　　　　　　　　map.put(1,"いちご"); // (e) Auto-unboxingで整数をKeyにそのまま取り出す。
　　　　　　　　map.put(2,"ばなな");

　　　　　　　　System.out.println("first is " + map.get(1));
　　　　}
}

GenericsはCollectionに対して、「それに格納されるオブジェクトの型」を宣言する機構を提供します。
上の(a)では、Listの中身はIntegerだぞと宣言しています。これと同様に、(d)ではMapに対して２つ取る引数を、それぞれIntegerとStringと宣言しています。

Genericsによって、このように「型」がプログラムレベルで規定されてしまうと、(b)、(c)、(e)のようにAutoboxing/Unboxingによって、プリミティブ型⇔参照型の変換が自動的に行えるようになります。
これらの一連の機構が、（実行時ではなく）コンパイルのレベルで機能するところも良い点です。なぜなら、前にも述べましたように、実行時例外を防止できること、Castという（わずらわしい上に）コスト高の処理を行わなくて良いからです。

Genericsと型引数

それではGenericsの意味するところを、もうちょっとよく見てみましょう。
上のサンプルで、Genericsを利用した箇所は以下の２箇所でした。

　　　　　　　　List<Integer> aList = new ArrayList<Integer>();　// (a) GenericsでListの型を宣言。
　　　　　　　　…
　　　　　　　　Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>(); // (d) GenericsでMapを宣言。

まず、これを見て分かることは、

1. Collectionフレームワークのインターフェイス（List、Map）と、実装クラス（ArryaList、HashMap）に<E>(Eは「型」を表す)という引数を受け取るような変更が加えられたこと。（これを「型変数」といいます）
2. 実装クラス名<E>()がデフォルトのコンストラクタであること。

といったことです。

実際、Java5.0ではCollectionフレームワークのインターフェイスとして、Queueインターフェイス（LinkedListが一つの実装クラスになっています）が追加され、Setインターフェイスとともに「型引数」を受け取るような大幅な修正が加えられています。

また、上の事柄からは以下のことが（ほぼ必然的に）導かれます。

1. 「型」をインターフェイスやクラスの引数に取っている以上、内部のメソッドにも型を引数ととることを許している。
2. 引数として渡す「型」は実装クラスではなく、抽象クラス、もしくはインターフェイスを指向すべきこと。それにより、クラス間の祖結合を指向できる。

実際、上の「メソッドにも型を引数にとること」を含めた、上の仕様は全てのユーザープログラムに対しても許されるような言語拡張がなされています。
つまり、

• すべてのインターフェイス、クラス、メソッドには「型」を引数としてとることが許される。

ということです。

実際には、「型引数」の渡し方として<E>だけではなく、<E extends T>という渡し方も可能となっており、Java5.0での言語仕様の拡張が大変大きなものであったことが分かります。

もっと突っ込んだGenericsの使い方

Genericsと型引数の応用(Java)