[JavaSE] 第十一章 泛型

11.1 泛型的作用

11.1.1 泛型的概念

  • 所谓泛型,就是允许在定义类、接口时通过一个标识表示类中某个属性的类型或者是某个方法的返回值及参数类型。这个类型参数将在使用时(例如,继承或实现这个接口,用这个类型声明变量、创建对象时)确定(即传入实际的类型参数,也称为类型实参)

  • 从 JDK5 以后,Java 引入了 “参数化类型(Parameterized type)”的概念,允许我们在创建集合时再指定集合元素的类型,正如:List<String>,这表明该 List 只能保存字符串类型的对象

11.1.2 泛型的作用

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Java 泛型可以保证如果程序在编译时没有发出警告,运行时就不会产生 ClassCastException 异常。同时,代码更加简洁、健壮

11.2 泛型的使用

11.2.1 在集合中使用泛型

  • 集合接口或集合类在 JDK5 时都修改为带泛型的结构。
  • 在实例化集合类时,可以指明具体的泛型类型
  • 指明完以后,在集合类或接口中凡是定义类或接口时,内部结构使用到类的泛型的位置,都指定为实例化的泛型类型
  • 泛型的类型必须是一个类,不能是基本数据类型,需要使用到的基本数据类型的位置,使用包装类
  • 如果实例化时,没有指明泛型的类型。默认类型为 java.lang.Object
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();//类型推断
list.add(78);
list.add(88);
list.add(77);
list.add(66);
//遍历方式一:
//for(Integer i : list){
//不需要强转
//System.out.println(i);
//}
//遍历方式二:
Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
map.put("Tom1",34);
map.put("Tom2",44);
map.put("Tom3",33);
map.put("Tom4",32);
//添加失败
//map.put(33, "Tom");
Set<Entry<String,Integer>> entrySet = map.entrySet();
Iterator<Entry<String,Integer>> iterator = entrySet.iterator();
while(iterator.hasNext()){
    Entry<String,Integer> entry = iterator.next();
    System.out.println(entry.getKey() + "--->" + entry.getValue());
}

11.3 自定义泛型结构

11.3.1 泛型的声明

interface List<T>class GenTest<K,V>,其中 T、K,V 不代表值,而是表示类型。这里使用任意字母都可以。常用 T 表示,是 Type 的缩写

11.3.2 泛型的实例化

  • 一定要在类名后面指定类型参数的值(类型)。如:

    • List<String> strList = new ArrayList<String>();

    • Iterator<Customer> iterator = customers.iterator();

  • T 只能是类,不能用基本数据类型填充。但是可以用包装类填充

  • 把一个集合中的内容限制为一个特定的数据类型,这就是 generics 背后的核心思想

11.3.3 自定义泛型类、泛型接口

  • 泛型类可能有多个参数,此时应将多个参数一起放在尖括号内。比如:<E1,E2,E3>

  • 泛型类的构造器如下:public GenericClass() {}

  • 实例化后,操作原来泛型位置的结构必须与指定的泛型类型一致

  • 泛型不同的引用不能相互赋值

    • 尽管在编译时ArrayList<String>ArrayList<Integer>是两种类型,但是,在运行时只有一个ArrayList 被加载到 JVM 中
  • 泛型如果不指定,将被擦除,泛型对应的类型均按照 Object 处理,但不等价于 Object

  • 如果泛型结构是一个接口或抽象类,则不可创建泛型类的对象

class GenericTest {
public static void main(String[] args) {
    // 1、使用时:类似于Object,不等同于Object
    ArrayList list = new ArrayList();
    // list.add(new Date());//有风险
    list.add("hello");
    test(list);// 泛型擦除,编译不会类型检查
    // ArrayList<Object> list2 = new ArrayList<Object>();
    // test(list2);//一旦指定Object,编译会类型检查,必须按照Object处理
    }
    public static void test(ArrayList<String> list) {
        String str = "";
        for (String s : list) {
            str += s + ","; 
        }
        System.out.println("元素:" + str);
    } 
}
  • 在类/接口上声明的泛型,在本类或本接口中即代表某种类型,可以作为非静态属性的类型、非静态方法的参数类型、非静态方法的返回值类型。但在静态方法中不能使用类的泛型

  • 异常类不能是泛型的

  • 父类有泛型,子类可以选择保留泛型也可以选择指定泛型类型

    • 子类不保留父类的泛型:按需实现
      • 没有类型擦除
      • 具体类型
    • 子类保留父类的泛型:泛型子类
      • 全部保留
      • 部分保留
class Father<T1, T2> {
}
// 子类不保留父类的泛型
// 1)没有类型 擦除
class Son1 extends Father {// 等价于class Son extends Father<Object,Object>{
}
// 2)具体类型
class Son2 extends Father<Integer, String> {
}
// 子类保留父类的泛型
// 1)全部保留
class Son3<T1, T2> extends Father<T1, T2> {
}
// 2)部分保留
class Son4<T2> extends Father<Integer, T2> {
}

11.3.4 自定义泛型方法

  • 方法,也可以被泛型化,不管此时定义在其中的类是不是泛型类。
  • 在泛型方法中可以定义泛型参数,此时,参数的类型就是传入数据的类型
  • 泛型方法的格式:
    • [访问权限] <泛型> 返回类型 方法名([泛型标识 参数名称]) 抛出的异常
public class Order<T> {

    String orderName;
    int orderId;

    //类的内部结构就可以使用类的泛型
    T orderT;

    public Order(){}

    public Order(String orderName, int orderId, T orderT) {
        this.orderName = orderName;
        this.orderId = orderId;
        this.orderT = orderT;
    }

    public String getOrderName() {
        return orderName;
    }

    public void setOrderName(String orderName) {
        this.orderName = orderName;
    }

    public int getOrderId() {
        return orderId;
    }

    public void setOrderId(int orderId) {
        this.orderId = orderId;
    }

    //如下的三个方法都不是泛型方法
    public T getOrderT() {
        return orderT;
    }

    public void setOrderT(T orderT) {
        this.orderT = orderT;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Order{" +
                "orderName='" + orderName + '\'' +
                ", orderId=" + orderId +
                ", orderT=" + orderT +
                '}';
    }

    //静态方法中不能使用类的泛型
//    public static void show(T orderT) {
//        System.out.println(orderT);
//    }

    //泛型方法:在方法中出现了泛型的结构,泛型参数与类的泛型参数没有任何关系
    //换句话说:泛型方法所属的类是不是泛型类都没有关系
    //泛型方法:可以声明为静态的。原因:泛型参数是在调用方法时确定的。并非在实例化类时确定
    public static <E> List<E> copyFromArrayToList(E[] arr) {
        ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
        for (E e: arr) {
            list.add(e);
        }
        return list;
    }
}

11.4 泛型在继承上的体现

  • 虽然 类A 是 类B 的父类,但是 G<A>G<B> 二者不具备子父类关系,二者是并列关系

    List<Object> list1 = null;
    List<String> list2 = null;
    //此时list1和list2的类型不具有子父类关系
    //list1 = list2;
    
  • 类A 是 类B 的父类,此时 A<G>B<G> 二者具备子父类关系

    List<String> list1 = null;
    ArrayList<String> list2 = null;
    list1 = list2;
    

11.5 通配符的使用

  • 通配符:?

  • 类A 是 类B 的父类,G<A> G<B> 是没有关系的,二者共同的父类是:G<?>

    @Test
    public void test3() {
        List<Object> list1 = null;
        List<String> list2 = null;
    
        List<?> list = null;
    
        list = list1;
        list = list2;
    
        List<String> list3 = new ArrayList<>();
        list3.add("AA");
        list3.add("BB");
        list3.add("CC");
        list = list3;
        print(list3);
        print(list);
        //添加:对于 List<?> 就不能向其内部添加数据
        //除了添加 null 之外
        //list.add("DD");
        list.add(null);
    
        //获取(读取):运行读取数据,读取的数据为Object
        Object o = list.get(0);
        System.out.println(o);
    }
    
    public void print(List<?> list) {
        Iterator<?> iterator = list.iterator();
        for (;iterator.hasNext();) {
            Object obj = iterator.next();
            System.out.println(obj);
        }
    }
    
  • 有限制条件的通配符的使用

    • ? extends PersonG<? extends A> 可以作为 G<A>G<B> 的父类的,其中 B 是 A 的子类

    • ? super PersonG<? super A> 可以作为 G<A>G<B> 的父类的,其中 B 是 A 的父类

      @Test
      public void test4() {
          List<? extends Person> list1 = null;
          List<? super Person> list2 = null;
      
          List<Student> list3 = null;
          List<Person> list4 = null;
          List<Object> list5 = null;
      
          list1 = list3;
          list1 = list4;
          //list1 = list5;
      
          //list2 = list3;
          list2 = list4;
          list2 = list5;
      
          //读数据:
          list1 = list4;
          Person p = list1.get(0);
      
          list2 = list4;
          Object object = list2.get(0);
      
          //写入数据
          //list1.add(new Student());//编译不通过
          list2.add(new Student());
          list2.add(new Person());
      }
      
      class Person {}
      
      class Student extends Person {}
      
  • 不能用在泛型方法声明上,返回值类型前面<>不能使用 ?

    public static <?> void test(ArrayList<?> list){}
    
  • 不能用在泛型类的声明上

    class GenericTypeClass<?>{}
    
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