Question

由于集合是我们经常都要用到的一种工具，所以一个集合库是十分必要的，它应该可以方便地重复使用。这样一来，我们就可以方便地取用各种集合，将其插入自己的程序。Java 提供了这样的一个库，尽管它在 Java 1.0 和 1.1 中都显得非常有限（Java 1.2 的集合库则无疑是一个杰作）。

1. 下溯造型与模板／通用性

为了使这些集合能够重复使用，或者“再生”，Java 提供了一种通用类型，以前曾把它叫作“Object”。单根结构意味着、所有东西归根结底都是一个对象”！所以容纳了 Object 的一个集合实际可以容纳任何东西。这使我们对它的重复使用变得非常简便。

为使用这样的一个集合，只需添加指向它的对象句柄即可，以后可以通过句柄重新使用对象。但由于集合只能容纳 Object，所以在我们向集合里添加对象句柄时，它会上溯造型成 Object，这样便丢失了它的身份或者标识信息。再次使用它的时候，会得到一个 Object 句柄，而非指向我们早先置入的那个类型的句柄。所以怎样才能归还它的本来面貌，调用早先置入集合的那个对象的有用接口呢？

在这里，我们再次用到了造型（Cast）。但这一次不是在分级结构中上溯造型成一种更“通用”的类型。而是下溯造型成一种更“特殊”的类型。这种造型方法叫作“下溯造型”（Downcasting）。举个例子来说，我们知道在上溯造型的时候，Circle（圆）属于 Shape（几何形状）的一种类型，所以上溯造型是安全的。但我们不知道一个 Object 到底是 Circle 还是 Shape，所以很难保证下溯造型的安全进行，除非确切地知道自己要操作的是什么。

但这也不是绝对危险的，因为假如下溯造型成错误的东西，会得到我们称为“违例”（Exception）的一种运行期错误。我们稍后即会对此进行解释。但在从一个集合提取对象句柄时，必须用某种方式准确地记住它们是什么，以保证下溯造型的正确进行。

下溯造型和运行期检查都要求花额外的时间来运行程序，而且程序员必须付出额外的精力。既然如此，我们能不能创建一个“智能”集合，令其知道自己容纳的类型呢？这样做可消除下溯造型的必要以及潜在的错误。答案是肯定的，我们可以采用“参数化类型”，它们是编译器能自动定制的类，可与特定的类型配合。例如，通过使用一个参数化集合，编译器可对那个集合进行定制，使其只接受 Shape，而且只提取 Shape。

参数化类型是 C++一个重要的组成部分，这部分是 C++没有单根结构的缘故。在 C++中，用于实现参数化类型的关键字是 template（模板）。Java 目前尚未提供参数化类型，因为由于使用的是单根结构，所以使用它显得有些笨拙。但这并不能保证以后的版本不会实现，因为“generic”这个词已被 Java“保留到将来实现”（在 Ada 语言中，“generic”被用来实现它的模板）。Java 采取的这种关键字保留机制其实经常让人摸不着头脑，很难断定以后会发生什么事情。