مقدمة في الأنواع العامة

جزء من قسم البرمجة كائنية التوجه في رحلة Java على Coddy. الدرس 53 من 87.

تخيّل أنك تحتاج إلى إنشاء فئة تخزّن قيمة وتسترجعها لاحقًا. بدون استخدام Generics، سيتعين عليك كتابة فئات منفصلة لكل نوع: واحدة لـ Integer، وواحدة لـ String، وواحدة لـ Double، وهكذا. وهذا يؤدي إلى تكرار التعليمات البرمجية ومشكلات في الصيانة.

Generics تحل هذه المشكلة من خلال السماح لك بكتابة فئات وأساليب تعمل مع أي نوع، مع الحفاظ في الوقت نفسه على أمان الأنواع. أنت تحدد عنصرًا نائبًا (يُسمى معلمة نوع) ويتم استبداله بنوع فعلي عند استخدام الفئة:

// بدون generics - يستخدم Object، ويتطلب casting
List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
String s = (String) list.get(0);  // يلزم casting يدوي

// مع generics - آمن للأنواع (type-safe)، بدون casting
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("Hello");
String s = list.get(0);  // لا يلزم casting

تشير الأقواس الزاوية <T> إلى معامل نوع. عندما تكتب List<String>، فأنت تخبر المترجم بأن هذه القائمة ستحتوي على سلاسل نصية فقط. وإذا حاولت إضافة عدد صحيح، يلتقط المترجم الخطأ فورًا بدلًا من الفشل أثناء وقت التشغيل.

توفر Generics فائدتين أساسيتين: فهي تلغي الحاجة إلى إجراء casting صريح، وتكتشف أخطاء الأنواع في وقت compile بدلاً من وقت التشغيل. وهذا يجعل الكود الخاص بك أكثر أمانًا ونظافةً. في الدروس التالية، سنستكشف كيفية إنشاء فئات وطرق Generics الخاصة بك.

التحدي

سهل

دعنا نبني نظام تخزين بسيط يوضح قوة generics من خلال مقارنة الطريقة القديمة (باستخدام Object مع casting) مقابل الطريقة الجديدة (باستخدام generics مع الأمان النوعي).

ستنشئ ثلاثة ملفات لترى الفرق بنفسك:

OldBox.java: أنشئ class يخزن القيم بطريقة ما قبل generics. يجب أن يحتوي OldBox لديك على field private باسم content من نوع Object. قم بتضمين constructor يقبل Object ويخزنه، وميثود getContent() ترجع Object. تعمل هذه الـ approach ولكنها تتطلب casting عند استرجاع القيم.
GenericBox.java: الآن أنشئ النسخة الـ modern والآمنة نوعيًا (type-safe) باستخدام generics. يجب أن يستخدم GenericBox الخاص بك parameter من النوع T في إعلانه. يحتاج إلى field private باسم content من نوع T، وconstructor يقبل قيمة من النوع T، وميثود getContent() ترجع النوع T. لا casting needed عند استخدام هذا الـ class!
Main.java: اعرض كلا الـ approaches جنبًا إلى جنب. ستتلقى مدخلين: كلمة (String) ورقمًا (integer).
أولاً، استخدم الـ approach القديمة: أنشئ OldBox يخزن الكلمة، ثم استرجعها مع cast إلى String واطبع: OldBox (with cast): [value]

بعد ذلك، استخدم الـ approach الخاصة بـ generics: أنشئ GenericBox<String> يخزن الكلمة نفسها، واسترجعها بدون casting، واطبع: GenericBox (no cast): [value]

ثم اعرض generics وهي تعمل مع الأعداد الصحيحة: أنشئ GenericBox<Integer> يخزن الرقم، واسترجعه، واطبع: GenericBox Integer: [value]

أخيرًا، اطبع سطرًا blank متبوعًا بـ: Type safety: Generics catch errors at compile time!

ستتلقى مدخلين بالترتيب: كلمة (String) ورقمًا (integer كـ String، والذي ستقوم بتحليله).

لاحظ الفرق الرئيسي: مع OldBox، يجب عليك إجراء cast لـ (String) box.getContent() وتأمل أنك حصلت على النوع الصحيح. مع GenericBox، يعرف الـ compile النوع ولا casting needed. هذه هي الفائدة الأساسية لـ generics: الأمان النوعي (type safety) بدون عناء الـ casting!

جرّب بنفسك

import java.util.Scanner;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String word = scanner.nextLine();
        int number = Integer.parseInt(scanner.nextLine());
        
        // TODO: إنشاء OldBox يخزن الكلمة
        // Retrieve with cast to String and print: "OldBox (with cast): [value]"
        
        // TODO: إنشاء GenericBox<String> يخزن الكلمة
        // Retrieve without casting and print: "GenericBox (no cast): [value]"
        
        // TODO: Create a GenericBox<Integer> storing the number
        // Retrieve and print: "GenericBox Integer: [value]"
        
        // TODO: طباعة سطر فارغ، ثم طباعة:
        // "Type safety: Generics catch errors at compile time!"
    }
}