目录

  1、导读
  2、为何需要泛型?
   3、泛型的定义格式
   3、泛型的好处
  4、什么时候使用泛型?
   5、泛型的擦除
   6、泛型的补偿
  7、泛型的应用
      7.1【泛型类】
     7.2【泛型方法】
     7.3【泛型接口】
  8、泛型の通配符:?
  9、泛型的限定

1、导读

泛型是Java SE 1.5的新特性,泛型的本质是参数化类型,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。Generic有“类的,属性的”之意,在Java中代表泛型。泛型作为一种安全机制而产生。

2、为何需要泛型?

我们知道集合(Collection、Map之类的容器)是用来存储任意对象(Object)的一系列“容器类或者接口”,注意这里的“任意对象”,就是指我们可以在这些类或接口中存放任意类型的对象,但这些对象在存储之前都需要统一向上转型为Object类型(因为Object类是所以类的的父类),比如类ArrayList就属于“集合类”,我们可以用这个类来存储任意对象:

package bean;

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListDemo {
public static void main(String[] args) { //首先我们创建一个ArrayList对象
ArrayList al = new ArrayList(); //往"容器"添加元素:我们添加了字符串"哈哈",数字2,boolean类型true,最后我们甚至添加了自己。
al.add("哈哈");
al.add(2);
al.add(true);
al.addAll(al);
//由于ArrayList类覆盖了toString(),这里我们可以直接打印查看效果:
System.out.println(al);
}
}

最后打印出来的字符串是:[哈哈, 2, true, 哈哈, 2, true]

值得注意的是:这里的2不是int而是Integer,因为ArrayList只能存对象,而“添加它自己”addAll(al)的实质是将al中的所有元素再存入al中,正如打印效果显示的一样,我们成功添加了类型不一样的对象:有String,有Integer、还有Boolean。当然,你可以添加任意你想要添加的对象。因为这些对象在存入“容器”al中时会全部转型为Object类型,有没有觉得这样的“容器”用起来会很爽,什么东西都能往里放。但是,便捷往往会付出相应代价。

  我们将各种类型的元素存入“容器”中当然不是让它睡上一觉,我们需要将存储的元素取出使用。对于这些“容器”,我们一般使用迭代器Iterator来获取每一个元素。(这里不进行迭代器使用说明,只需理解迭代器是取出"容器"中元素的工具就行).

假设现在我们需要对我们上面创建的“容器”al中的元素进行操作:打印容器中字符串的长度,即“哈哈”的长度。

 1 package bean;
2
3 import java.util.ArrayList;
4 import java.util.Iterator;
5
6 public class ArrayListDemo {
7 public static void main(String[] args) {
8 //首先我们创建一个ArrayList对象,并添加对象
9 ArrayList al = new ArrayList();
10 al.add("哈哈");
11 al.add(2);
12 al.add(true);
13
14 //使用迭代器Iterator进行遍历,并打印容器中字符串的长度:
15 //注:next()方法是按照容器的存储顺序,逐一取出第一个到最后一个对象。
16 Iterator i = al.iterator();
17 while(i.hasNext()){
18 String s = (String) i.next();
19 System.out.println(s.length());
20 }
21 }
22
23 }

这是运行结果:

我们来进行代码分析:while循环中,先用i.next()方法取出第一个元素"哈哈",然后装换为String类型(因为存进去的时候是Object类型,使用的使用要向下转型),所以接下来打印了“哈哈”的长度=2。接着循环:迭代器取出第二个元素:2,但这是Integer类型不能强制装换为String类型,所以抛出异常:ClassCastException:类型转换异常。

这就是“能存万物”所带来的代价:我们在使用“容器”存储对象并调用时就换存在“类型转换异常”的安全隐患,但这需要在运行后才能得知,编译时无法发现。所以我们该如何解决这个问题呢?我们发现问题在于“类型转换异常”,所以我们只要保证“容器”中存储的是同一类型的元素就不会出现这个异常了。类似数组的定义一样:如 int[] 就表示专门用来存储int类型数据的数组,String[] 就是用来存储String类型数据的数组。我们只要将“容器”标上相应类型的标签就可以了。看到这里,你应该已经理解了泛型的由来,这就是泛型的设计:引入类型参数的概念,即对对象类型进行申明。

3、泛型的定义格式

格式为:类名<类型名>,如:

  

 1 package bean;
2
3 import java.util.ArrayList;
4 import java.util.Iterator;
5
6 public class ArrayListDemo {
7 public static void main(String[] args) {
8 //首先我们创建一个ArrayList对象,并申明泛型类型为String类型:只能存储String类型的对象
9 ArrayList<String> al = new ArrayList<String>();
10 al.add("哈哈");
11 al.add("asdafa");
12 al.add("tobeyourself");
13
14 //使用迭代器Iterator进行遍历,并打印容器中字符串的长度:这里迭代器也使用了泛型
15 Iterator<String> i = al.iterator();
16 while(i.hasNext()){
17 String s = (String) i.next();
18 System.out.println(s+"的长度为="+s.length());
19 }
20 }
21
22 }

运行结果为:

3、泛型的好处

除了解决上面的安全隐患即抛出异常问题,泛型的类或接口在取出对象时将不需要再进行向下类型转换,因为存储的时候就是该类型 。

另外,泛型的使用让安全问题在编译时就报错而不是运行后抛出异常,这样便于程序员及时准确地发现问题。

4、什么时候使用泛型?

一般类或接口在api文档中的定义中带有<E>标识的,在使用的时候都需要使用泛型机制。如ArrayList<E>、Iterator<E>。

5、泛型的擦除

泛型是运用在编译时期的技术:编译时编译器会按照<类型名>的类型对容器中的元素进行检查,检查不匹配,就编译失败。如果全部检查成功,则编译通过,但,编译通过后产生的.class文件中并没有<类型名>这个标识,即类文件中没有泛型,这就是泛型的擦除。

一句话总结就是:在.java文件运用泛型技术时,编译器在文件编译通过后自动擦除泛型标识。

由于泛型的擦除,类文件中没有泛型机制,同时也没有使用向下类型转换,那么为何运行时无异常?

6、泛型的补偿

编译器在擦除泛型后,会自动将类型转换为原定义的"泛型",这样就不必再做向下类型转换了。

泛型的擦除和补偿 这两个机制都是编译器内部自动完成的,了解其原理即可。

7、泛型的应用

7.1【泛型类】

所谓的泛型类就是运用到泛型技术的类,如上面讲到的ArrayList<E>,Iterator<E>等都是java中的泛型类,这些类都是Java已经定义好的泛型类,直接使用就可以了。但有时候我们会遇到这样的问题:

假设我们现在有两个自定义类:Worker类和Student类,现在我们需要一个工具类Tool来获取Worker对象和Student对象,并能对对象进行操作。

    分析:

我们可能会想到将Worker和Student类作为Tool类的成员变量,以此来实现对这两个类的操作。但这样有一个问题,就是如果这不是两个类而是很多类,甚至说无数个类,即Tool类可以操作任意类,这种通过添加成员变量来实现调用对象的方法显然不可行。注意这个“添加任意对象”,这不就是上面说的ArrrayList<E>这些类所具有的特点吗?泛型类就是为了解决“添加任意对象”而产生的,这里提到的ArrayList<E>属于已定义泛型类(Java中自带的),这里我们要用到Tool类来“存储任意对象”,所以要将Tool类定义为泛型类,这就是根据需求自己设计的自定义泛型类:

首先我们先简单的定义一下:Worker类和Student类:

Worker类:

 1 package bean;
2
3 public class Worker {
4 private String name;
5 private int age;
6 Worker(){
7
8 }
9 Worker(String name,int age){
10 this.name = name;
11 this.age = age;
12 }
13 public String getName() {
14 return name;
15 }
16 public void setName(String name) {
17 this.name = name;
18 }
19 public int getAge() {
20 return age;
21 }
22 public void setAge(int age) {
23 this.age = age;
24 }
25
26 }

Student类:

 1 package bean;
2
3 public class Student {
4 private String name;
5 private String sex;
6 Student(){
7
8 }
9 Student(String name,String sex){
10 this.name = name;
11 this.sex = sex;
12 }
13 public String getName() {
14 return name;
15 }
16 public void setName(String name) {
17 this.name = name;
18 }
19 public String getSex() {
20 return sex;
21 }
22 public void setSex(String sex) {
23 this.sex = sex;
24 }
25
26 }

现在我们需要将Tool类定义为泛型类:(注意格式)

 1 package bean;
2
3 public class Tool<E> {
4 private E e;
5
6 public Tool(E e1){
7 this.e = e1;
8 }
9
10 public E getE() {
11 return e;
12 }
13 public void setE(E e) {
14 this.e = e;
15 }
16
17 }

这里我们写的很简单,但已经满足需求了,重点在于泛型类的写法:Tool<E>,这里的E字母可以写你自己喜欢的代码,这也就是类型参数的应用,E相当于一个类型参数,代表了Tool<E>可以传入任意对象,下面我们具体使用来看看效果:

 1 package bean;
2
3 class Tooltest{
4 public static void main(String[] args) {
5 //假设有两个对象:一个学生,一个工人
6 Student t1 = new Student("张三","男");
7 Worker w1 = new Worker("李四",20);
8
9 //现在我们使用Tool类来调用t1和w1
10 Tool<Student> ts = new Tool<Student>(t1);
11 Tool<Worker> tw = new Tool<Worker>(w1);
12
13 //打印查看效果
14 System.out.println("使用ts调用t1中的数据:"+ts.getE().getName()+":"+ts.getE().getSex());
15 System.out.println("使用tw调用w1中的数据:"+tw.getE().getName()+":"+tw.getE().getAge());
16 }
17 }

打印结果为:

使用ts调用t1中的数据:张三:男
使用tw调用w1中的数据:李四:20

7.2【泛型方法】

泛型方法类似于静态类的设计,一般的方法传入的参数是固定类型的,如public void show(int i){}这个方法的参数类型固定为int,但是泛型方法可以传入指定的参数类型。一般泛型定义有两种形式:

1)使用泛型类的参数类型来定义(常用):

如泛型类Tool<QQ>,它的泛型参数即为QQ。那么泛型方法可以这样写:public void show(QQ qq){}.

2)使用自定义的参数类型来定义:

如果我们需要自定义参数类型,那么我们把泛型参数放在方法上就可以了(放在返回值类型之前):public <AA> void show(AA aa){}。

注:静态方法不能访问类的泛型,如果需要泛型,我们只能使用方法2),在方法上使用泛型即可:public static <AA> void show(AA aa){}

7.3【泛型接口】

和上面一样的道理,当我们不确定使用对象的类型时,运用泛型就可以解决问题,泛型接口和泛型类的使用是一样一样的。

我们只需要注意,在实现泛型接口时有两种情况:这里假设有泛型接口interf<AA>,它的实现类是Tool。

1)确定实现的泛型接口的参数类型:

假设Tool类需要String类型的参数,那么实现可以直接写:class Tool implements interf<String>{}即可。

2)不确定实现的泛型接口的参数类型:

这时候我们需要泛型类来实现classTool<BB> implements interf<BB>{}.

8、泛型の通配符:?

当我们不确定传入的对象类型时我们就可以使用?来代替。“?”即泛型通配符。

9、泛型的限定

我们知道使用泛型类时:如果明确参数类型,那么泛型就代表一种类型;如果使用通配符?,那么泛型就代表任意类型。但有时候我们希望指定某些类型(不是一个,也不要所有)能作为参数类型,这应该怎么办呢?

Java中利用泛型的限定解决了这个问题,即泛型的限定。我们只需要按这样的格式书写:

上限:<? extends E>表示参数类型是E及其所有子类。

下限:<? super E>表示参数类型是E及其所有超类(即父类)。

https://www.cnblogs.com/fzz9/articles/7674561.html

作者:风之之

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