泛型的由来
泛型设计源于我们的编写类时的一个刚需:想让我们编写的处理类能够更加"通用", 而不是只能处理某些特定的对象或场景。或者说:我们希望我们的类能实现尽可能多的复用。举个栗子:一般来说,你并不想要编写多个分别处理不同数据类型,但内在逻辑代码却完全一样的类。因为这些处理类可能除了数据类型变换了一下外,所有代码都完全一致。“只要写一个模板类就OK了嘛~ 等要使用的时候再传入具体的类型,多省心”, 当你这么思考的时候:浮现在你脑海里的,就是泛型程序设计(Generic pogramming)的思想
在介绍Java的泛型机制之前, 先让我们来看看, 还没加入泛型机制的“泛型程序设计”是怎样子的
泛型程序设计1.0: 不用Java泛型机制
下面我们编写一个存储不同的对象的列表类,列表有设置(set)和取值(get)两种操作。
假设这个列表类为ObjArray,同时尝试存储的值为String类型,则:
1.在ObjArray类里我们维护一个数组arr, 为了将来能容纳不同的对象, 将对象设为Object类型(所有对象的父类)
2.在实例化ObjArray后, 通过调用set方法将String存入Object类型的数组中; 而在调用get方法时, 要对取得的值做强制类型转换—从Object类型转为String类型
ObjArray.java:
public class ObjArray { private Object [] arr; public ObjArray(int n) { this.arr = new Object[n]; } public void set (int i, Object o) { this.arr[i] = o; } public Object get (int i) { return this.arr[i]; } }
Test.java:
/** * @description: 测试代码 */ public class Test { public static void main (String args[]) { ObjArray arr = new ObjArray(3); arr.set(0, "彭湖湾"); // get操作时要做强制类型转换 String n =(String)arr.get(0); // 输出 "彭湖湾" System.out.print(n); } }
如果不使用泛型机制,但又想要实现泛型程序设计,就会编写出类似这样的代码。
泛型程序设计2.0: 使用Java泛型机制
让我们来看看使用泛型机制改进后的结果。
看起来大约是这样:
GenericArray.java
public class GenericArray<T> { public void set (int i, T o) { // ... } public T get (int i) { // ... } }
【具体代码下面给出】
Test.java:
public class Test { public static void main (String args[]) { GenericArray<String> arr = new <String>GenericArray(3); arr.set(0, "彭湖湾"); // 不用做强制类型转换啦~~ String s =arr.get(0); // 输出: 彭湖湾 System.out.print(s); } }
我们发现,改进后的设计有以下几点好处:
1. 规范、简化了编码: 我们不用在每次get操作时候都要做强制类型转换了
2. 良好的可读性:GenericArray<String> arr这一声明能清晰地看出GenericArray中存储的数据类型
3. 安全性:使用了泛型机制后,编译器能在set操作中检测传入的参数是否为T类型, 同时检测get操作中返回值是否为T类型,如果不通过则编译报错
泛型并非无所不能
了解到了泛型的这些特性后, 也许你会迫不及待地想要在ObjArray类里大干一场。
例如像下面这样, 用类型参数T去直接实例化一个对象, 或者是实例化一个泛型数组
可惜的是 ......
public class GenericArray<T> { private T obj = new T (); // 编译报错 private T [] arr = new T[3]; // 编译报错 // ... }
没错, 泛型并不是无所不能的, 相反, 它的作用机制受到种种条框的限制。
这里先列举泛型机制的两个限制:
1.不能实例化类型变量, 如T obj = new T ();
2. 不能实例化泛型数组,如T [] arr = new T[3];
【注意】这里不合法仅仅指实例化操作(new), 声明是允许的, 例如T [] arr
我们现在来继续看看上面泛型设计中, GenericArray类的那部分代码:
没错, 泛型并不是无所不能的, 相反, 它的作用机制受到种种条框的限制。 这里先列举泛型机制的两个限制: 1.不能实例化类型变量, 如T obj = new T (); 2. 不能实例化泛型数组,如T [] arr = new T[3]; 【注意】这里不合法仅仅指实例化操作(new), 声明是允许的, 例如T [] arr 我们现在来继续看看上面泛型设计中, GenericArray类的那部分代码:
没错, 在ObjArray类内部我们仍然还是用到了强制转型。看到这里也许令人有那么一点点的小失望, 毕竟还是没有完全跳出
初始的泛型设计的边界。 但是, 泛型的优点仍然是显而易见的, 只不过要知道的是:它并没有无所不能的魔法, 并受到诸多限制。
泛型的编写规则
1.泛型类和泛型方法的定义
泛型类
如前面所说,可以像下面一样定义一个泛型类
类型变量T放在类名的后面
public class Foo <T> { // 约定实例变量的类型 private T data; // 约定返回值的类型 public T getData () { return this.data; } // 约定传入参数的类型 public void setData (T data) { this.data = data; } }
泛型方法
也可以定义一个泛型方法:
泛型变量T放在修饰符(这里是public static)的后面, 返回类型的前面
public class Foo { public static <T> T getSelf (T a) { return a; } }
泛型方法可以定义在泛型类当中,也可以定义在一个普通类当中
2.可以使用多个类型变量
public class Foo<T, U> { private T a; private U b; }
【注意】在Java库中,常使用E表示集合的元素类型, K和V分别表示关键字和值的类型, T(U,S)表示任意类型
3.JavaSE7以后,在实例化一个泛型类对象时,构造函数中可以省略泛型类型
ObjArray<Node> arr = new <Node>ObjArray();
可简写成:
ObjArray<Node> arr = new <>ObjArray();