Java泛型详解
JAVA泛型详解
参考源：JavaSE（九）之泛型（Cenerics）;java泛型详解
目录：
一、泛型简介
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。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。通俗的这里理解，在一般情况下，我很建立一个对象时，我们会先指定它的类型。然后在进行操作，而泛型这则是先不指定类型，等到你要进行参数的传递时在进行类型的确定。
举个例子：
1 List arrayList = new ArrayList(); 2 arrayList.add("string"); 3 arrayList.add(100); 4 5 for(int i = 0; i< arrayList.size();i++){ 6 String item = (String)arrayList.get(i); 7 Log.d("泛型测试","item = " + item); 8 }
上面的代码显然是无法运行的。因为ArrayList可以存放任意类型，例子中添加了一个String类型，添加了一个Integer类型，再使用时都以String的方式使用，因此程序崩溃了。为了解决类似这样的问题（在编译阶段就可以解决），泛型应运而生。
java中的泛型只在编译期间生效。
如下例：
1 List<String> stringArrayList = new ArrayList<String>(); 2 List<Integer> integerArrayList = new ArrayList<Integer>(); 3 4 Class classStringArrayList = stringArrayList.getClass(); 5 Class classIntegerArrayList = integerArrayList.getClass(); 6 7 if(classStringArrayList.equals(classIntegerArrayList)){ 8 Log.d("泛型测试","类型相同"); 9 }
通过上面的例子可以证明，在编译之后程序会采取去泛型化的措施。也就是说Java中的泛型，只在编译阶段有效。在编译过程中，正确检验泛型结果后，会将泛型的相关信息擦出，并且在对象进入和离开方法的边界处添加类型检查和类型转换的方法。也就是说，泛型信息不会进入到运行时阶段。
二、泛型类
泛型类就是具有一个或多个类型变量(把类型参数化)的类。需要注意的是：类型变量使用大写形式,且比较短,这是很常见的。在JDK中,使用变量E表示集合的元素类型,K和V分别表示关键字与值的类型。(需要时还可以用其他的字母,也可以是一个或多个字母)。
泛型累的基本构造方法：
class class_name <T,key>{ private T var; ..... } } /*class_name:指定的类名 T为泛型标识：可以随便写任意标识号， key 标识指定的泛型的类型*/
普通的泛型类例子：
//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型 //在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型 public class Generic<T>{ //key这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定，如指定int，String等类型 private T key; public Generic(T key) { //泛型构造方法形参key的类型也为T，T的类型由外部指定 this.key = key; } public T getKey(){ //泛型方法getKey的返回值类型为T，T的类型由外部指定 return key; } } //泛型的类型参数只能是类类型（包括自定义类），不能是简单类型 //传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为Integer. Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456); //传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为String. Generic<String> genericString = new Generic<String>("key_vlaue"); Log.d("泛型测试","key is " + genericInteger.getKey()); Log.d("泛型测试","key is " + genericString.getKey());
在定义泛型类时，我们也可以不定义泛型类的实参类型，直接在使用泛型是赋值，会根据传入的泛型实参做相应的限制，此时泛型才会起到本应起到的限制作用。如果不传入泛型类型实参的话，在泛型类中使用泛型的方法或成员变量定义的类型可以为任何的类型。例子如下：
Generic generic1 = new Generic(55.55); Generic generic2 = new Generic(false); //generic1与generic2的类型不同。
注意一下两点
- 泛型的类型参数只能是类类型，不能是简单类型
- 不能对确切的泛型类型使用instanceof操作。如下面的操作是非法的，编译时会出错。如：
if(ex_num instanceof Generic<Number>){} #关于instanceof后续介绍。
三、泛型接口
当实现泛型实参时，为传入泛型实参时：
/** * 未传入泛型实参时，与泛型类的定义相同，在声明类的时候，需将泛型的声明也一起加到类中 * 即：class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{ * 如果不声明泛型，如：class FruitGenerator implements Generator<T>，编译器会报错："Unknown class" */ class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{ @Override public T next() { return null; } }
当实现泛型接口的类，传入泛型实参时：
/** * 传入泛型实参时： * 定义一个生产器实现这个接口,虽然我们只创建了一个泛型接口Generator<T> * 但是我们可以为T传入无数个实参，形成无数种类型的Generator接口。 * 在实现类实现泛型接口时，如已将泛型类型传入实参类型，则所有使用泛型的地方都要替换成传入的实参类型 * 即：Generator<T>，public T next();中的的T都要替换成传入的String类型。 */ public class FruitGenerator implements Generator<String> { private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"}; @Override public String next() { Random rand = new Random(); return fruits[rand.nextInt(3)]; } }
四、泛型通配符
首先举个实例：
//编译报错 //虽然 List list = new ArrayList(); 是正确的 //虽然 Object是String的父类型 //但是下面代码编译时报错的,因为使用了泛型 List<Object> list = new ArrayList<String>();
虽然OBject是String得父类，但是两者定义的泛型的类并不相同，因此引入了通配符"?"，通俗的理解就是"？"可以代表不确定时的类型数据，以Number和Ingeter为例（Ingeter是Number的一个子类），示例如下：
//定义一个传入参数为Number类型的方法 public void showKeyValue(Generic<Number> obj){ Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey()); } Generic<Integer> gInteger = new Generic<Integer>(123); Generic<Number> gNumber = new Generic<Number>(456); showKeyValue(gNumber); // showKeyValue这个方法编译器会为我们报错：Generic<java.lang.Integer> // cannot be applied to Generic<java.lang.Number> // showKeyValue(gInteger); //当数据实参为number类型时编译成功 Generic<Number> gNumber_1 = new Generic<Number>(45.6);
通过提示信息我们可以看到Generic<Integer>不能被看作为`Generic<Number>的子类。由此可以看出:同一种泛型可以对应多个版本（因为参数类型是不确定的），不同版本的泛型类实例是不兼容的。为了解决这个问题，我们使用通配符如下：
public void showKeyValue1(Generic<?> obj){ Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey()); } //类型通配符一般是使用"?"代替具体的类型实参,也就是实际的类型
注意：通配符只能在泛型变量声明的时候使用。
五、泛型方法
泛型类，是在实例化类的时候指明泛型的具体类型；泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型。构造如下：
/** * 泛型方法的基本介绍 * @param tClass 传入的泛型实参 * @return T 返回值为T类型 * 说明： * 1）public 与 返回值中间<T>非常重要，可以理解为声明此方法为泛型方法。 * 2）只有声明了<T>的方法才是泛型方法，泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。 * 3）<T>表明该方法将使用泛型类型T，此时才可以在方法中使用泛型类型T。 * 4）与泛型类的定义一样，此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型。 */ public <T> T genericMethod(Class<T> tClass)throws InstantiationException , IllegalAccessException{ T instance = tClass.newInstance(); return instance; } Object obj = genericMethod(Class.forName("test"));
用以下代码做解释
public class GenericTest { //这个类是个泛型类，在上面已经介绍过 public class Generic<T>{ private T key; public Generic(T key) { this.key = key; } //我想说的其实是这个，虽然在方法中使用了泛型，但是这并不是一个泛型方法。 //这只是类中一个普通的成员方法，只不过他的返回值是在声明泛型类已经声明过的泛型。 //所以在这个方法中才可以继续使用 T 这个泛型。 public T getKey(){ return key; } /*----------------------------------------------------------------------------------------*/ /** public E setKey(E key){ this.key = keu } * 这个方法显然是有问题的，在编译器会给我们提示这样的错误信息"cannot reslove symbol E" * 因为在类的声明中并未声明泛型E，所以在使用E做形参和返回值类型时，编译器会无法识别。 */ } /** * 这才是一个真正的泛型方法。 * 首先在public与返回值之间的<T>必不可少，这表明这是一个泛型方法，并且声明了一个泛型T * 这个T可以出现在这个泛型方法的任意位置. * 泛型的数量也可以为任意多个 * 如：public <T,K> K showKeyName(Generic<T> container){ * ... * } */ public <T> T showKeyName(Generic<T> container){ System.out.println("container key :" + container.getKey()); //当然这个例子举的不太合适，只是为了说明泛型方法的特性。 T test = container.getKey(); return test; } //这也不是一个泛型方法，这就是一个普通的方法，只是使用了Generic<Number>这个泛型类做形参而已。 public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){ Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey()); } //这也不是一个泛型方法，这也是一个普通的方法，只不过使用了泛型通配符? //同时这也印证了泛型通配符章节所描述的，?是一种类型实参，可以看做为Number等所有类的父类 public void showKeyValue2(Generic<?> obj){ Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey()); } /** * 这个方法是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'E' " * 虽然我们声明了<T>,也表明了这是一个可以处理泛型的类型的泛型方法。 * 但是只声明了泛型类型T，并未声明泛型类型E，因此编译器并不知道该如何处理E这个类型。 public <T> T showKeyName(Generic<E> container){ ... } */ /** * 这个方法也是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'T' " * 对于编译器来说T这个类型并未项目中声明过，因此编译也不知道该如何编译这个类。 * 所以这也不是一个正确的泛型方法声明。 public void showkey(T genericObj){ } */ public static void main(String[] args) { pass; } }
通过上面分别对几种构造方法的确定，总结一点就是，如果该方法是泛型方法，则一定会在方法前生命方法的类型。
泛型方法可以出现杂任何地方和任何场景中使用。但是有一种情况是非常特殊的，当泛型方法出现在泛型类中时，，一下为一个实例：
public class GenericFruit { class Fruit{ @Override public String toString() { return "fruit"; } } class Apple extends Fruit{ @Override public String toString() { return "apple"; } } class Person{ @Override public String toString() { return "Person"; } } class GenerateTest<T>{ public void show_1(T t){ System.out.println(t.toString()); } //在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型E，这种泛型E可以为任意类型。可以类型与T相同，也可以不同。 //由于泛型方法在声明的时候会声明泛型<E>，因此即使在泛型类中并未声明泛型，编译器也能够正确识别泛型方法中识别的泛型。 public <E> void show_3(E t){ System.out.println(t.toString()); } //在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型T，注意这个T是一种全新的类型，可以与泛型类中声明的T不是同一种类型。 public <T> void show_2(T t){ System.out.println(t.toString()); } } public static void main(String[] args) { Apple apple = new Apple(); Person person = new Person(); GenerateTest<Fruit> generateTest = new GenerateTest<Fruit>(); generateTest.show_1(apple); //apple是Fruit的子类，所以这里可以 //generateTest.show_1(person); //编译器会报错，因为泛型类型实参指定的是Fruit，而传入的实参类是Person //使用这两个方法都可以成功 generateTest.show_2(apple); generateTest.show_2(person); //使用这两个方法也都可以成功 generateTest.show_3(apple); generateTest.show_3(person); } }
public <T> void printMsg( T... args){ for(T t : args){ Log.d("泛型测试","t is " + t); } } printMsg("111",222,"aaaa","2323.4",55.55);
静态方法有一种情况需要注意一下，那就是在类中的静态方法使用泛型：静态方法无法访问类上定义的泛型；如果静态方法操作的引用数据类型不确定的时候，必须要将泛型定义在方法上。如果静态方法要使用泛型的话，必须将静态方法也定义成泛型方法 。如下实例：
public class StaticGenerator<T> { /** * 如果在类中定义使用泛型的静态方法，需要添加额外的泛型声明（将这个方法定义成泛型方法） * 即使静态方法要使用泛型类中已经声明过的泛型也不可以。 * 如：public static void show(T t){..},此时编译器会提示错误信息： "StaticGenerator cannot be refrenced from static context" */ public static <T> void show(T t){ } }
泛型方法能使方法独立于类而产生变化，以下是一个基本的指导原则：无论何时，如果你能做到，你就该尽量使用泛型方法。也就是说，如果使用泛型方法将整个类泛型化，那么就应该使用泛型方法。另外对于一个static的方法而已，无法访问泛型类型的参数。所以如果static方法要使用泛型能力，就必须使其成为泛型方法。
六、泛型的其他补充
使用extend和super关键字添加上下限，如：类型实参只准传入某种类型的父类或某种类型的子类。
//在声明泛型类和泛型接口时使用extends public class Point<T extends Number> { private T x; private T y; } public class Point<T extends Number,S> { private T x; private S y; } public interface Action<T extends Person> { public void doSomeThing(T t); } //例如:在声明泛型方法时使用extends(需要在声明中定义) public <T extends Action> void run(T t){ }
//编译报错 //声明泛型类或泛型接口时不能使用super public class Point<T super Number> { } public interface Action<T super Number> { } //编译报错 //声明泛型方法时不能使用super public <T super Action> void run2(T t){ } //编译通过 List<? super Number> list1 = new ArrayList<Object>(); List<? super Student> list2 = new ArrayList<Object>(); List<? super Student> list3 = new ArrayList<Person>(); //编译通过 public void test(List<? super Number> list){ } //编译通过 public void test(List<? super Student> list){ }
以上是extend和super的用法，即使用extend时，传入的参数需要是指定参数的子类；使用super时，输入的参数应该是指定参数的父类。
查看sun的说明文档，在java中是”不能创建一个确切的泛型类型的数组”的。实验如下：
//无法编译 //List<String>[] ls = new ArrayList<String>[10]; //编译通过的两个例子 List<?>[] ls = new ArrayList<?>[10]; List<String>[] ls = new ArrayList[10];
List<String>[] lsa = new List<String>[10]; // Not really allowed. Object o = lsa; Object[] oa = (Object[]) o; List<Integer> li = new ArrayList<Integer>(); li.add(new Integer(3)); oa[1] = li; // Unsound, but passes run time store check String s = lsa[1].get(0); // Run-time error: ClassCastException.
这种情况下，由于JVM泛型的擦除机制，在运行时JVM是不知道泛型信息的，所以可以给oa[1]赋上一个ArrayList而不会出现异常，但是在取出数据的时候却要做一次类型转换，所以就会出现ClassCastException，如果可以进行泛型数组的声明，上面说的这种情况在编译期将不会出现任何的警告和错误，只有在运行时才会出错。而对泛型数组的声明进行限制，对于这样的情况，可以在编译期提示代码有类型安全问题，比没有任何提示要强很多。
下面采用通配符的方式是被允许的:数组的类型不可以是类型变量，除非是采用通配符的方式，因为对于通配符的方式，最后取出数据是要做显式的类型转换的。
List<?>[] lsa = new List<?>[10]; // OK, array of unbounded wildcard type. Object o = lsa; Object[] oa = (Object[]) o; List<Integer> li = new ArrayList<Integer>(); li.add(new Integer(3)); oa[1] = li; // Correct. Integer i = (Integer) lsa[1].get(0); // OK
泛型中的&可以给泛型加多个限定
public class A{ } public inerface B{ } //不管该限定是类还是接口,统一都使用关键字extends //可以使用&符号给出多个限定 //如果限定既有接口也有类,那么类必须只有一个,并且放在首位置 public class Point<T extends A&B> { } class Sub extends A implements B{} main: //编译报错 Point<A> p = new Point<A>(); Point<B> p = new Point<B>(); //编译通过 Point<Sub> p = new Point<Sub>();
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