【Java】泛型

一、泛型简介

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JDK 5.0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。
JDK 5.0改写了集合框架中的全部接口和类，为这些接口、类增加了泛型支持，从而可以在声明集合变量、创建集合对象时传入类型实参。

2.泛型的引入背景

集合容器类在设计阶段/声明阶段不能确定这个容器到底实际存的是什么类型的对象，所以在JDK1.5之前只能把元素类型设计为Object，JDK1.5之后使用泛型来解决。因为这个时候除了元素的类型不确定，其他的部分是确定的，例如关于这个元素如何保存，如何管理等是确定的，因此此时把元素的类型设计成一个参数，这个类型参数叫做泛型。Collection<E>，List<E>，ArrayList<E> 这个<E>就是类型参数，即泛型。

3.引入泛型的目的

解决元素存储的安全性问题，好比商品、药品标签，不会弄错。

解决获取数据元素时，需要类型强制转换的问题，好比不用每回拿商品、药品都要辨别。

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

4.注意泛型的类型

注意：泛型的类型必须是类（即引用数据类型），不能是基本数据类型。需要用到基本数据类型的位置，拿包装类替换。（这需要与C++区分开，C++可以是基本数据类型）

原因：

泛型的定义：在程序中我们将一个对象放入集合中，但是集合不会记住对象的类型，当我们再次使用对象的时候，对象变为Object类型，而程序中还是原来的类型，我们必须要自己转换其类型，为了解决这个问题，则提出泛型。
泛型要求包容的是对象类型，而基本数据类型在Java中不属于对象。但是基本数据类型有其封装类，且为对象类型。
想放int类型，要放Integer类型不能直接放int（基本数据类型）。

二、泛型在集合中的应用

1. 在集合中没有使用泛型的例子

@Test
public void test1(){
    ArrayList list = new ArrayList();
    //需求：存放学生的成绩
    list.add(78);
    list.add(76);
    list.add(89);
    list.add(88);
    //问题一：类型不安全
    //        list.add("Tom");

    for(Object score : list){
        //问题二：强转时，可能出现ClassCastException
        int stuScore = (Integer) score;

        System.out.println(stuScore);

    }
}

图示：

2.在集合中使用泛型的例子1

//在集合中使用泛型，以ArrayList为例
@Test
public void test1(){
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("AAA");
    list.add("BBB");
    list.add("FFF");
    list.add("EEE");
    list.add("CCC");
    //遍历方式一：
    Iterator<String> iterator = list.iterator();
    while (iterator.hasNext()){
        System.out.println(iterator.next());
    }
    System.out.println("-------------");
    //遍历方式二：
    for (String str: list) {
        System.out.println(str);
    }
}

图示：

3. 在集合中使用泛型例子2

@Test
//在集合中使用泛型的情况：以HashMap为例
public void test2(){
    Map<String,Integer> map = new HashMap<>();//jdk7新特性：类型推断
    map.put("Tom",26);
    map.put("Jarry",30);
    map.put("Bruce",28);
    map.put("Davie",60);
    //嵌套循环
    Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = map.entrySet();
    Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator = entries.iterator();

    while (iterator.hasNext()){
        Map.Entry<String, Integer> entry = iterator.next();
        String key = entry.getKey();
        Integer value = entry.getValue();
        System.out.println(key+"="+value);
    }

}

4. 集合中使用泛型总结：

集合接口或集合类在JDK 5.0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（比如：方法、构造器、属性等）使用到类的泛型的位置，都指定为实例化的泛型类型。

比如：add(E e) --->实例化以后：add(Integer e)

注意点：泛型的类型必须是类，不能是基本数据类型。需要用到基本数据类型的位置，拿包装类替换。
如果实例化时，没有指明泛型的类型。默认类型为java.lang.Object类型。

三、自定义泛型结构

泛型类、泛型接口、泛型方法

1. 泛型的声明

interface List<T> 和 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。

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。但可以使用包装类填充
把一个集合中的内容限制为一个特定的数据类型，这就是泛型(generics) 背后的核心思想

//JDK 5.0以前
Comparable c = new Date();
System.out.println(c.comparaTo("red"));
                   
//JDK 5.0以后
Comparable <Date> c = new Date();
System.out.println(c.comparaTo("red"));

总结：使用泛型的主要优点在于能够在编译时而不是在运行时检测错误

3.注意点

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(){}
而下面是错误的： public GenericClass<E>{}

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>和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。

建议：泛型要使用一路都用。要不用，一路都不要用。

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。

JDK 7.0，泛型的简化操作： ArrayList<Fruit> first= new ArrayList<>();（类型推断）

泛型的指定中不能使用基本数据类型，可以使用包装类替换。

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。

原因：在java中泛型只是一个占位符，必须在传递类型后才能使用。就泛型而言，类实例化时才能真正的的传递类型参数，由于静态方法的加载先于类的实例化，也就是说类中的泛型还没有传递真正的类型参数，静态的方法就已经加载完成了。

泛型无法作为静态变量类型
Java 中的静态类型随着类加载而实例化，此时泛型的具体类型并没有声明。同时因为静态变量作为所有对象的共享变量，只有类实例化或者方法调用时才能确定其类型。如果是泛型类型将无法确定其类型。
同样在类上声明的泛型也无法作为返回值类型出现在类的静态方法中。

异常类不能是泛型的。

不能使用new E[]。但是可以：E[] elements= (E[])new Object[capacity];

参考：ArrayList源码中声明：Object[] elementData，而非泛型参数类型数组。

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
结论：子类必须是“富二代”，子类除了指定或保留父类的泛型，还可以增加自己的泛型

代码示例：

class Father<T1, T2> {
}

/**
 * 定义泛型子类Son
 * 情况一：继承泛型父类后不保留父类的泛型
 */
//1.没有指明类型  擦除
class Son1<A, B> extends Father {//等价于class Son1 extends Father<Object,Odject>{}
}

//2.指定具体类型
class Son2<A, B> extends Father<Integer, String> {
}

/**
 * 定义泛型子类Son
 * 情况二：继承泛型父类后保留泛型类型
 */
//1.全部保留
class Son3<T1, T2, A, B> extends Father<T1, T2> {
}

//2.部分保留
class Son4<T2, A, B> extends Father<Integer,T2>{
}

4. 自定义泛型结构

4.1自定义泛型类

代码示例：

/**
 * 自定义泛型类Order
 */
class Order<T> {
    private String orderName;
    private int orderId;
    //使用T类型定义变量
    private T orderT;

    public Order() {
    }
    //使用T类型定义构造器
    public Order(String orderName, int orderId, T orderT) {
        this.orderName = orderName;
        this.orderId = orderId;
        this.orderT = orderT;
    }

    //这个不是泛型方法
    public T getOrderT() {
        return orderT;
    }
    //这个不是泛型方法
    public void setOrderT(T orderT) {
        this.orderT = orderT;
    }
    //这个不是泛型方法
    @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);
//    }

//    //try-catch中不能是泛型的。
//    public void show(){
//        try {
//
//        }catch (T t){
//
//        }
//    }

    //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> copyFromArryToList(E[] arr) {
        ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
        for (E e :
                list) {
            list.add(e);
        }
        return list;
    }
}

自定义泛型类Order的使用

@Test
public void test1() {
    //如果定义了泛型类，实例化没有指明类的泛型，则认为此泛型类型为Object类型
    //要求：如果大家定义了类是带泛型的，建议在实例化时要指明类的泛型。
    Order order = new Order();
    order.setOrderT(123);
    System.out.println(order.getOrderT());

    order.setOrderT("abc");
    System.out.println(order.getOrderT());

    //建议：实例化时指明类的泛型
    Order<String> order1 = new Order<>("Tom", 16, "male");
    order1.setOrderT("AA:BBB");
    System.out.println(order1.getOrderT());
}

@Test
//调用泛型方法
public void test2(){
    Order<String> order = new Order<>();
    Integer[] arr = new Integer[]{1,2,3,4,5,6};

    List<Integer> list = order.copyFromArryToList(arr);
    System.out.println(list);
}

4.2自定义泛型接口

代码示例：

/**
 * 自定义泛型接口
 */
public interface DemoInterface <T> {
    void show();
    int size();
}

//实现泛型接口
public class Demo implements DemoInterface {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("hello");
    }

    @Override
    public int size() {
        return 0;
    }
}

@Test
//测试泛型接口
public void test3(){
    Demo demo = new Demo();
    demo.show();
}

4.3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

理解：大家可以想想为什么泛型放在返回类型前面，而不是像泛型类一样放在方法名后面？
其实很好理解，因为返回类型也可能要用到这个泛型，所以把泛型放在返回类型的前面。
而泛型类就没有这种顾虑了，就放在类名后面了。

泛型方法声明泛型时也可以指定上限

代码示例：

//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> copyFromArryToList(E[] arr) {
    ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
    for (E e : list) {
        list.add(e);
    }
    return list;
}

调用泛型方法有两种方式：

就如同普通方法一样正常调用即可：Order.copyFromArryToList(array)
> 因为编译器可以从你的参数中获取到你的泛型类型，所以可以不用带上泛型类型。
还可以带上泛型类型调用：Order.<Integer>copyFromArryToList(array)

4.4总结：

泛型实际上就是标签，声明时不知道类型，再使用时指明
定义泛型结构，即：泛型类、接口、方法、构造器时贴上泛型的标签<T>
用泛型定义类或接口是<T>放到类名或接口名后面，定义泛型方法时在方法名前加上<T>

5.泛型的应用场景

【DAO.java】:定义了操作数据库中的表的通用操作。 ORM思想(数据库中的表和Java中的类对应)

public class DAO<T> {//表的共性操作的DAO

    //添加一条记录
    public void add(T t){

    }

    //删除一条记录
    public boolean remove(int index){

        return false;
    }

    //修改一条记录
    public void update(int index,T t){

    }

    //查询一条记录
    public T getIndex(int index){

        return null;
    }

    //查询多条记录
    public List<T> getForList(int index){

        return null;
    }

    //泛型方法
    //举例：获取表中一共有多少条记录？获取最大的员工入职时间？
    public <E> E getValue(){

        return null;
    }

}

【CustomerDAO.java】:

public class CustomerDAO extends DAO<Customer>{//只能操作某一个表的DAO
}

【StudentDAO.java】:

public class StudentDAO extends DAO<Student> {//只能操作某一个表的DAO
}

四、泛型在继承上的体现

泛型在继承方面的体现：

虽然类A是类B的父类，但是G<A> 和G<B>二者不具备子父类关系，二者是并列关系。

补充：类A是类B的父类，A<G> 是 B<G> 的父类

代码示例：

@Test
public void test1(){

    Object obj = null;
    String str = null;
    obj = str;

    Object[] arr1 = null;
    String[] arr2 = null;
    arr1 = arr2;
    //编译不通过
    //        Date date = new Date();
    //        str = date;
    List<Object> list1 = null;
    List<String> list2 = new ArrayList<String>();
    //此时的list1和list2的类型不具子父类关系
    //编译不通过
    //        list1 = list2;
    /*
        反证法：
        假设list1 = list2;
           list1.add(123);导致混入非String的数据。出错。

         */

    show(list1);
    show1(list2);
}

public void show1(List<String> list){

}

public void show(List<Object> list){

}

@Test
public void test2(){

    AbstractList<String> list1 = null;
    List<String> list2 = null;
    ArrayList<String> list3 = null;

    list1 = list3;
    list2 = list3;

    List<String> list4 = new ArrayList<>();

}

五、通配符

1.通配符的使用

使用类型通配符：?
比如：List<?>，Map<?,?>
List<?>是List<String>、List<Object>等各种泛型List的父类。

注意：要注意与List<Object>区分开，List<Object>与List<String>等是并列关系，而不是父子关系。

读取List<?>的对象list中的元素时，永远是安全的，因为不管list的真实类型是什么，它包含的都是Object

写入List<?>的对象list中的元素时，不可以。因为我们不知道c的元素类型，我们不能向其中添加对象。除了添加null之外。

说明：
将任意元素加入到其中不是类型安全的

Collection\<?> c = new ArrayList\<String>()
c.add(new Object());//编译时错误

因为我们不知道c的元素类型，我们不能向其中添加对象。add方法有类型参数E作为集合的元素类型。我们传给add的任何参数都必须是一个已知类型的子类。因为我们不知道那是什么类型，所以我们无法传任何东西进去。

唯一的例外的是null，它是所有类型的成员。

我们可以调用get()方法并使用其返回值。返回值是一个未知的类型，但是我们知道，它总是一个Object。

代码示例:

@Test
public void test3(){
    List<Object> list1 = null;
    List<String> list2 = null;

    List<?> list = null;

    list = list1;
    list = list2;
    //编译通过
    //        print(list1);
    //        print(list2);

    //
    List<String> list3 = new ArrayList<>();
    list3.add("AA");
    list3.add("BB");
    list3.add("CC");
    list = list3;
    //添加(写入)：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('?');

    list.add(null);

    //获取(读取)：允许读取数据，读取的数据类型为Object。
    Object o = list.get(0);
    System.out.println(o);
}

public void print(List<?> list){
    Iterator<?> iterator = list.iterator();
    while(iterator.hasNext()){
        Object obj = iterator.next();
        System.out.println(obj);
    }
}

2.注意点

//注意点1：编译错误：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){
    
}

//注意点2：编译错误：不能用在泛型类的声明上
class GenericTypeClass<?>{
    
}

//注意点3：编译错误：不能用在创建对象上，右边属于创建集合对象
ArrayList<> list2 new ArrayList<?>();

3.有限制的通配符

<?>：允许所有泛型的引用调用

通配符指定上限
上限extends(扩展到子类)：使用时指定的类型必须是继承某个类，或者实现某个接口，即<=

通配符指定下限
下限super(到父类)：使用时指定的类型不能小于操作的类，即>=

举例：

<? extends Number>：(无穷小， Number]
只允许泛型为Number及Number子类的引用调用
<? super Number>：[Number，无穷大)
只允许泛型为Number及Number父类的引用调用
<? extends Comparable>
只允许泛型为实现 Comparable接口的实现类的引用调用

代码示例：

@Test
public void test4(){

    List<? extends Person> list1 = null;
    List<? super Person> list2 = null;

    List<Student> list3 = new ArrayList<Student>();
    List<Person> list4 = new ArrayList<Person>();
    List<Object> list5 = new ArrayList<Object>();

    list1 = list3;
    list1 = list4;
    //        list1 = list5;

    //        list2 = list3;
    list2 = list4;
    list2 = list5;

    //读取数据：
    list1 = list3;
    Person p = list1.get(0);
    //编译不通过
    //Student s = list1.get(0);

    list2 = list4;
    Object obj = list2.get(0);
    ////编译不通过
    //        Person obj = list2.get(0);

    //写入数据：
    //编译不通过
    //        list1.add(new Student());

    //编译通过
    list2.add(new Person());
    list2.add(new Student());

}

posted @ 2020-10-20 19:03 Nemo& 阅读(192) 评论(0) 编辑收藏举报

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𝓝𝓮𝓶𝓸

没有人在意你说什么，人们只听得见他们想听的....

Nemo&

【Java】泛型

一、泛型简介

1.泛型的概念

2.泛型的引入背景

3.引入泛型的目的

4.注意泛型的类型

二、泛型在集合中的应用

1. 在集合中没有使用泛型的例子

2.在集合中使用泛型的例子1

3. 在集合中使用泛型例子2

4. 集合中使用泛型总结：

三、自定义泛型结构

1. 泛型的声明

2.泛型的实例化：

3.注意点

4. 自定义泛型结构

4.1自定义泛型类

4.2自定义泛型接口

4.3自定义泛型方法

4.4总结：

5.泛型的应用场景

四、泛型在继承上的体现

五、通配符

1.通配符的使用

2.注意点

3.有限制的通配符

公告