如何修复适配Number子类的Java Generics栈的运算及返回值问题

现存问题 #

• Number类的运算限制：Number是所有数值包装类的抽象父类，本身没有定义加减乘除的运算方法，Java也不支持对两个Number实例直接做算术运算，必须先转为对应的基本数据类型才能计算，这是最开始直接用Number做类型时没法做加减的核心原因。
• addFirstTwo方法语法错误：
  • Integer分支的summe变量仅声明未赋值，summe = 后为空，属于语法不合法
  • summe变量仅在各if分支内部声明，方法末尾访问summe时会报变量未定义的错误
  • 算术运算得到的是基本数据类型（如double、long），直接赋值给泛型类型N会报类型不匹配错误，需要先转为对应的包装类再强转为N
  • 缺少非Integer/Double/Float/Long的Number子类处理逻辑（比如Short、BigDecimal等），如果栈里存储这些类型，方法会直接走到末尾，访问未定义的summe变量
• 泛型返回值赋值问题：pop()方法返回的是N extends Number类型，属于引用类型，如果要赋值给基本类型变量，需要主动调用对应的拆箱方法，比如赋值给int就调用.intValue()，赋值给double就调用.doubleValue()，不能直接自动拆箱，因为编译器无法确定具体的Number子类类型，所以会提示类型不匹配。

修复后的参考代码 #

public class StackArrayList<N extends Number> {

    private ArrayList<N> stackList = new ArrayList<>();
    
    public void push (N value) {
        if(value == null) {
            System.out.println("value null not allowed");
            return;
        }
        stackList.add(0,value);
    }

    public N pop() {
        if(stackList.isEmpty()){
            return null;
        }
        N popInt = stackList.get(0);
        stackList.remove(0);
        return popInt;
    }

    public N addFirstTwo() {
        if(stackList.size() == 1) {
            return stackList.get(0);
        }
        if (stackList.size() == 0) {
            return null;
        }
        N summe = null;
        // 先取出两个元素，避免多次pop顺序出错
        N first = pop();
        N second = pop();
        
        if(first instanceof Integer) {
            int sum = first.intValue() + second.intValue();
            summe = (N) Integer.valueOf(sum);
        }else if(first instanceof Double){
            double sum = first.doubleValue() + second.doubleValue();
            summe = (N) Double.valueOf(sum);
        }else if(first instanceof Float){
            float sum = first.floatValue() + second.floatValue();
            summe = (N) Float.valueOf(sum);
        }else if(first instanceof Long){
            long sum = first.longValue() + second.longValue();
            summe = (N) Long.valueOf(sum);
        }else if(first instanceof Short){
            short sum = (short) (first.shortValue() + second.shortValue());
            summe = (N) Short.valueOf(sum);
        }
        // 其他Number子类可自行扩展处理逻辑
        if(summe != null){
            push(summe);
        }
        return summe;
    }
}

使用注意事项 #

• 把pop的返回值赋值给基本类型变量，写法参考：int val = stack.pop().intValue();，如果确定栈存储的是Integer类型，也可以写int val = (Integer) stack.pop(); 利用自动拆箱
• 如果需要支持BigDecimal等其他Number子类，在addFirstTwo的分支中补充对应处理逻辑即可

内容的提问来源于stack exchange，提问作者David Rumpf