الأصناف العامة (Generic Classes)

جزء من قسم Object Oriented Programming في رحلة Java على Coddy — الدرس 54 من 87.

الآن بعد أن فهمت سبب فائدة الأنواع العامة (generics)، فلنقم بإنشاء فئتك العامة (generic class) الخاصة بك. تقوم الفئة العامة (generic class) بالتصريح عن معلمة نوع واحدة أو أكثر داخل أقواس زاوية بعد اسم الفئة، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك في جميع أنحاء الفئة.

class Box<T> {
    private T content;
    
    public void set(T content) {
        this.content = content;
    }
    
    public T get() {
        return content;
    }
}

يُعدّ T معلمة نوع (type parameter)—وهو عنصر نائب يتم استبداله بنوع فعلي عند إنشاء مثيل. يمكنك استخدام أي اسم، ولكن من المتعارف عليه استخدام أحرف كبيرة مفردة: T لـ Type، و E لـ Element، و K لـ Key، و V لـ Value.

عند إنشاء مثيل لفئة عامة (generic class)، فإنك تحدد النوع الفعلي داخل أقواس زاوية:

Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.set("Hello");
String value = stringBox.get();  // لا حاجة للتحويل (casting)

Box<Integer> intBox = new Box<>();
intBox.set(42);
Integer num = intBox.get();

لاحظ الـ <> (معامل الألماسة) على الجانب الأيمن—تستنتج Java النوع من التصريح. يمكنك أيضاً استخدام معلمات أنواع متعددة للفئات التي تحتاج للعمل مع أكثر من نوع واحد:

class Pair<K, V> {
    private K key;
    private V value;
    
    public Pair(K key, V value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }
    
    public K getKey() { return key; }
    public V getValue() { return value; }
}

Pair<String, Integer> pair = new Pair<>("age", 25);

التحدي

سهل

لنقم ببناء نظام سجل هدايا يستعرض قوة الأصناف العامة (generic classes). ستقوم بإنشاء نظام تخزين مرن يمكنه استيعاب أي نوع من عناصر الهدايا، بالإضافة إلى سجل يربط أسماء الهدايا بتفاصيلها باستخدام معلمات أنواع متعددة.

ستقوم بتنظيم الكود الخاص بك عبر ثلاثة ملفات:

GiftBox.java: قم بإنشاء صنف عام يمكنه تغليف أي نوع من الهدايا. يجب أن يحتوي GiftBox<T> الخاص بك على حقل خاص item من النوع T وحقل خاص wrapped (boolean) يبدأ كـ false. قم بتضمين منشئ (constructor) يقبل العنصر، وطريقة getItem() التي تعيد العنصر، وطريقة wrap() التي تضبط wrapped على true، وطريقة isWrapped() التي تعيد حالة التغليف. أضف طريقة getStatus() التي تعيد إما [item] (wrapped) أو [item] (unwrapped) بناءً على حالة التغليف.
Registry.java: قم بإنشاء صنف عام بمعلمتي نوع يربط المستلم بهديته. يجب أن يحتوي Registry<K, V> الخاص بك على حقول خاصة recipient من النوع K و gift من النوع V. قم بتضمين منشئ يقبل كلا القيمتين، وطرق جلب getRecipient() و getGift()، وطريقة getEntry() التي تعيد: [recipient] -> [gift]
Main.java: ابعث الحياة في سجل الهدايا الخاص بك! ستتلقى ثلاثة مدخلات: اسم المستلم (String)، وصف الهدية (String)، وقيمة الهدية (عدد صحيح يمثل الدولارات).
أولاً، قم بإنشاء GiftBox<String> يحتوي على وصف الهدية. قم بتغليفه باستخدام طريقة wrap()، ثم اطبع حالته.

بعد ذلك، قم بإنشاء GiftBox<Integer> يحتوي على قيمة الهدية (تمثل مبلغ بطاقة هدايا). لا تقم بتغليف هذا الصندوق — اطبع حالته لإظهار أنه غير مغلف.

أخيراً، قم بإنشاء Registry<String, String> يربط اسم المستلم بوصف الهدية، واطبع إدخال السجل.

ستتلقى ثلاثة مدخلات بالترتيب: اسم المستلم، وصف الهدية، وقيمة الهدية (كعدد صحيح).

لاحظ كيف يعمل صنف GiftBox نفسه بسلاسة مع كل من نوعي String و Integer — هذا هو جمال البرمجة العامة (generics)! ويوضح صنف Registry كيف تتيح لك معلمات الأنواع المتعددة إنشاء روابط مرنة بين أي نوعين.

ورقة مرجعية

تُصرح الفئة العامة (generic class) عن معلمة نوع واحدة أو أكثر داخل أقواس زاوية بعد اسم الفئة، والتي يمكن استخدامها في جميع أنحاء الفئة:

class Box<T> {
    private T content;
    
    public void set(T content) {
        this.content = content;
    }
    
    public T get() {
        return content;
    }
}

يُعد `T` معلمة نوع (type parameter)—وهو عنصر نائب يتم استبداله بنوع فعلي عند إنشاء مثيل. تستخدم الاصطلاحات الشائعة أحرفًا كبيرة مفردة: `T` لـ Type، و `E` لـ Element، و `K` لـ Key، و `V` لـ Value.

عند إنشاء مثيل لفئة عامة، حدد النوع الفعلي داخل أقواس زاوية:

Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.set("Hello");
String value = stringBox.get();  // No casting needed

Box<Integer> intBox = new Box<>();
intBox.set(42);
Integer num = intBox.get();

يسمح عامل الماس `<>` (diamond operator) للغة Java باستنتاج النوع من التصريح.

استخدم معلمات نوع متعددة للفئات التي تعمل مع أكثر من نوع واحد:

class Pair<K, V> {
    private K key;
    private V value;
    
    public Pair(K key, V value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }
    
    public K getKey() { return key; }
    public V getValue() { return value; }
}

Pair<String, Integer> pair = new Pair<>("age", 25);

جرّب بنفسك

import java.util.Scanner;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        
        // قراءة المدخلات
        String recipientName = scanner.nextLine();
        String giftDescription = scanner.nextLine();
        int giftValue = scanner.nextInt();
        
        // TODO: قم بإنشاء GiftBox<String> يحتوي على وصف الهدية
        // TODO: قم بتغليفها باستخدام الطريقة wrap()
        // TODO: اطبع حالتها باستخدام getStatus()
        
        // TODO: قم بإنشاء GiftBox<Integer> يحتوي على قيمة الهدية
        // TODO: لا تقم بتغليف هذه الهدية - اطبع حالتها (يجب أن تظهر غير مغلفة unwrapped)
        
        // TODO: قم بإنشاء Registry<String, String> يربط المستلم بوصف الهدية
        // TODO: اطبع مدخل السجل باستخدام getEntry()
    }
}