Java不可不知的泛型使用

前面的文章：

• 详解Java的对象创建
• 一文打尽Java继承的相关问题
• 一文打尽Java抽象类和接口的相关问题

本文介绍了Java的泛型的基本使用。

1. 为什么使用泛型

看下面一个例子：

为了说明问题，本类写的尽量简陋，请把目光主要放在类型上。

/**
 * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue)
 */

public class MyArrayList {
    private int[] elementData;
    private int size = 0;

    public MyArrayList(int capacity) {
        elementData = new int[capacity];
    }

	//向数组中添加元素
    public void add(int i) {
        if (size == elementData.length) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("数组已满");
        }
        elementData[size++] = i;
    }

	//从数组中根据下标获取元素
    public int get(int index) {
        if (index < 0 || index > size - 1) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("超出范围");
        }
        return elementData[index];
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyArrayList{" +
                "elementData=" + Arrays.toString(elementData) +
                '}';
    }
}

该类很简单：有两个成员变量，elementData是一个数组，size是数组中元素的数量。add和get方法能添加和获取元素。

下面测试一下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyArrayList myArrayList = new MyArrayList(4);
        myArrayList.add(111); //向数组中添加3个int元素
        myArrayList.add(222);
        myArrayList.add(333);
        int i = myArrayList.get(0); //获取
        System.out.println(i);
		//以上正常运行
        myArrayList.add("行小观"); //添加一个String元素，类型不匹配，报错
    }
}

向数组中添加3个int类型的元素并能获取，这没问题。

但是如果我们的场景不再需要int类型的元素，而是需要String类型的，那怎么办？

很显然，继续使用该类会报错，报错的原因很简单：我们向数组中添加的元素是String类型的，而数组和方法参数类型是int类型。

此时，就得需要再写一份代码，该份代码较之前的并无大修改，只是把int改为String。如果场景继续变怎么办？那就再写一份新代码！

这样太麻烦了！有没有解决办法？有！

我们知道，Object类是所有类的父类，Object类型的变量能够引用任何类型的对象。所以可以将类型改为Object：

/**
 * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue)
 */

public class MyArrayList {
    private Object[] elementData;
    private int size = 0;

    public MyArrayList(int capacity) {
        elementData = new Object[capacity];
    }

    public void add(Object o) { //向数组中添加元素
        if (size == elementData.length) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("数组已满");
        }
        elementData[size++] = o;
    }

    public Object get(int index) { //从数组中获取元素
        if (index < 0 || index > size - 1) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("超出范围");
        }
        return elementData[index];
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyArrayList{" +
                "elementData=" + Arrays.toString(elementData) +
                '}';
    }
}

再测试一下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //myArrayList 给int元素使用
        MyArrayList myArrayList = new MyArrayList(4);
        myArrayList.add(111); //向数组中添加3个int元素
        myArrayList.add(222);
        myArrayList.add(333);

        int i = (int) myArrayList.get(0); //获取
        System.out.println(i);

        //myArrayList 给String元素使用
        MyArrayList myArrayList1 = new MyArrayList(4);
        myArrayList1.add("aaa");
        myArrayList1.add("bbb");
        myArrayList1.add("ccc");

        String str = (String) myArrayList1.get(1);
        System.out.println(str);
    }
}

发现可以向数组中添加和获取int或String类型的元素，这证明该类的数组和方法同时对各种类型的数据都有用，不必再添加额外代码。

但是这样又出现了两个问题：

第一：从数组中获取元素时，需要强制转换类型才行。

int i = (int) myArrayList.get(0);

第二：同一个数组可以添加各种类型的元素。

myArrayList.add(111); //int类型
myArrayList.add("222"); //String类型
myArrayList.add(true); //布尔类型

这就导致了当我们从数组中获取某个元素时，很难知道它的确切类型，往往会强转类型失败。

int i = (int)myArrayList.get(1); //本来是String类型的值，但我提前不知道，拿int变量接收，报错

那这个问题有没有解决办法呢？

有！用泛型！

2. 泛型类

使用泛型改造MyArrayList：

/**
 * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue)
 */

public class MyArrayList <T> {
    private T[] elementData;
    private int size = 0;

    public MyArrayList(int capacity) {
        elementData = (T[]) new Object[capacity];
    }

    public void add(T o) { //向数组中添加元素
        if (size == elementData.length) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("数组已满");
        }
        elementData[size++] = o;
    }

    public T get(int index) { //从数组中获取元素
        if (index < 0 || index > size - 1) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("超出范围");
        }
        return elementData[index];
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyArrayList{" +
                "elementData=" + Arrays.toString(elementData) +
                '}';
    }
}

测试：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //myArrayList 给int元素使用
        MyArrayList<Integer> myArrayList = new MyArrayList<>(4);
        myArrayList.add(111); //向数组中添加3个int元素
//        myArrayList.add("222"); //添加非Integer元素报错

        int i = myArrayList.get(1); //无需强制转型
        System.out.println(i);
    }
}

经过改造，我们把MyArrayList类改为了一个泛型类，它是一个具有多个类型变量的类。

泛型类的声明方式：引入一个类型变量，如T，然后使用<>将其括起来，放在类名后。

public class MyArrayList <T> {
    //......
}

如何理解类型变量？它就类似于数学中函数中的变量x，用来代替具体的值:

f(x) = 3x + 1

类型变量的名称可以随便取，一般使用大写字母表示，比如E、K、V、T等。

泛型类中的成员变量、方法参数和返回值的类型都使用类型变量代替：

private T[] elementData;

public void add(T o) {
    //.......
}

public T get(int index) {
	//......
}

当然，一个泛型类可以有多个类型变量：

public class MyClass <K, V> {
    //......
}

当我们需要实例化泛型类时，就使用具体的类型来替换类型变量（T）：

MyArrayList<Integer> myArrayList = new MyArrayList<>(4);

该过程就相当于向数学函数中代入数值：

f(3) = 3*3+1 = 10

3. 泛型方法

当我们声明了一个泛型类后，可以很自然地在类内部使用泛型方法。

其实，当类是普通类时，我们仍然能够使用泛型方法。下面是一个例子：

/**
 * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue)
 */

public class PrinterVar {

    //该方法接收一个T类型的变量，打印并返回该变量
    public <T> T print(T var) {
        System.out.println(var);
        return var;
    }

    public static void main(String[] args) {
        PrinterVar printerVar = new PrinterVar();
        String var = printerVar.print("aa");//String类型
        Integer var1 = printerVar.print(12);//int类型
        System.out.println(var + " " + var1);
    }
}

4. 关于我

点击这里认识我 。 (^o^)／