泛型的理解应用

转载自:https://www.cnblogs.com/JavaArchitect/p/12242126.html

我们可以在定义集合时设置泛型这样的约束，也可以在定义类和方法时加上泛型，这样能提升类和方法的灵活性。此外我们还可以在定义泛型时加上继承和通配符。在平时的培训中，我曾发现初学者对一些复杂的泛型（其实也不复杂，只不过是较少用）感到困惑。这里就通过一些案例展示泛型在项目里的常见用法。    

1 泛型可以作用在类和接口上

    泛型作用在类上的案例，比如在项目里，我们需要定义一个仓库类（WareHouse），会用一个列表来表示仓库里存放的东西。在定义仓库类时，我们可以通过泛型来指定列表里能容纳的数据类型。请看如下的GenericClass.java例子。    

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1   //省略import集合包的代码 2   //请注意在定义类时，直接加上了泛型T 3   class WareHouse<T>{ 4       private List<T> productList;//请注意这里的泛型是T，和第3行一致 5           public List<T> getProductList() 6       {return productList; } 7       public void setProductList(List<T> productList) 8       {this.productList = productList;} 9        //构造函数 10          public WareHouse() 11          {productList = new ArrayList<T>();} 12       //添加元素的方法，请注意参数类型是T 13          void addItem(T item) 14          {productList.add(item); } 15       //打印所有的对象 16          public void printAllItems()  { 17         //T作用到了迭代器上 18          Iterator<T> it = productList.iterator(); 19          while(it.hasNext()) 20          {System.out.println(it.next().toString());} 21      }   22  }

    在第3行定义WareHourse这个类时，我们加上了泛型约束T，而在这个类的属性和方法里，我们又多处用到了这个泛型T。比如，在第4行里通过T来创建一个含泛型约束的List，在第13行添加元素的方法里，参数是T，在第16行打印所有对象的printAllItems方法里，我们在第18行创建迭代器时，也用到了泛型T。

    我们也可以把T修改成E等字符，但一旦定义成T，那么在使用时，就需要和这个字符”T”相匹配。    

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23  class Item{ 24  //货物名称 25      private String itemName; 26  //构造函数 27      public Item(String name) 28      {this.itemName = name;} 29  //针对属性的get方法 30      public String getItemName() 31  {return itemName;   } 32  //针对属性的set方法 33      public void setItemName(String itemName) 34  {this.itemName = itemName;  } 35  //重写了toString方法 36      public String toString() 37      {return this.itemName;  } 38  }

    随后我们在第23到38行定义了一个用于描述仓库货物的Item类，在其中的第25行，我们通过itemName这个属性来定义该货物的名字。    

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39  public class GenericClass { 40      public static void main(String[] args) { 41       //这里传入的泛型种类是String 42          WareHouse<String> wh = new WareHouse<String>();     43          wh.addItem("Java"); 44          wh.addItem("C#"); 45          wh.printAllItems();//能输出Java和C# 46          //接下来我们创建两个Item对象 47          Item bookItem = new Item("Book"); 48          Item carItem = new Item("Car"); 49       //这里的泛型种类是Item 50          WareHouse<Item> itemWh = new WareHouse<Item>(); 51          itemWh.addItem(bookItem); 52          itemWh.addItem(carItem); 53          itemWh.printAllItems(); //输出是Book和Car 54      } 55  }

    我们在main函数里用到了这个带泛型的WareHouse类。在第42行里，我们实例化wh对象时，指定了该对象的泛型类型是String，也就是说，在WareHouse这个类里，所有带“T”的地方都可以用String来替代。比如private List<T> productList;可以被替代成private List<String> productList。之后在第43和44行里，我们调用了addItem方法添加对象，并在第45行通过了printAllItems方法输出了存储在wh里的所有商品。

    在第50行里，我们指定了泛型类型是自定义的Item；如是，在第51和52行调用addItem方法时，传入的参数就需要是Item类型了。

    在这个例子中，我们把泛型作用到类上。如此，我们就可以用比较灵活的方式来定义类里的数据类型，从而这个类也有比较高的通用性。

    泛型也可以作用到接口上，这个语法点和作用到类上的很相似，就不示例了。

    此外，在上述代码里，我们也见到了泛型作用到方法上的基本用法，比如我们让泛型作用到类的返回类型上。代码如下：

    public List<T> getProductList()

    也可以让泛型作用到方法的参数类型上，代码如下：

    void addItem(T item)

2 泛型的继承和通配符

    在定义泛型时，我们可以通过extends来限定泛型类型的上限，也可以通过super来限定下限，这两个限定字一般会和?等关键字搭配使用。

    比如有这样的代码List<? super Father> dest，这里，super包含“高于”的意思，? Super Father就表示dest存放的对象应当“以Father为子类”；换句话说，在dest里，可以存放任何子类是Father类的对象。

    再来看个extends的用法。比如有这样的代码，List<? extends Father> src，extends用来表示继承，这里的src可以存放以”Father”为父类的对象；也就是说，src可以存放任何Father对象的子类。

    在实际的项目里，我们一般从List<? extends Father> src这类的集合里读元素，而从List<? super Father> dest这样的集合里写元素。通过下面的GenericExtends.java例子，再来了解extends，super和?的用法。    

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1   import java.util.ArrayList; 2   import java.util.List; 3   //定义一个空的父类和空的子类 4   class Father{ } 5   class Son extends Father{} 6   //这是个包含main方法的主类 7   public class GenericExtends { 8      //这个方法里，将把src里的对象复制到dest里   9      static void copy(List<? super Father> dest, 10                      List<? extends Father> src) {  11          for (int i=0; i<src.size(); i++) 12          {  dest.add(src.get(i));    } 13      }

    在第9行copy方法的两个参数里，我们看到了两个包含extends和super泛型的参数。在方法体的for循环里，我们的做法符合刚才讲到的原则：从带extends泛型的集合里读，往带super泛型的集合里写。    

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14   public static void main(String[] args) { 15       Father f = new Father(); 16          Son s = new Son(); 17       //创建了一个带Father泛型的集合，并向其中放了一个元素 18          List<Father> srcFatherList = new ArrayList<Father>(); 19          srcFatherList.add(f);       20          List<Father> destFatherList = new ArrayList<Father>(); 21       //通过copy方法，把元素复制进了destFatherList里 22          copy(destFatherList,srcFatherList); 23       //这里的输出是1，说明copy方法成功地往destFatherList里写了元素 24          System.out.println(destFatherList.size());      25      } 26  }

    在定义方法的参数时，我们可以用带extends和super的泛型来确保输入参数类型的准确性。除此之外，这两种泛型的用处不大，比如在main函数的第22行里，调用copy方法时，我们传入的参数都是List<Father>类型。

    下面我们来展示些错误的用法：

    错误用法一：用带问号的类型实例化集合对象。

1   List<?> list = new ArrayList<String>(); //正确

2   //List<?> list = new ArrayList<?>(); //错误

    第1行里，虽然在等号的左边我们用到了问号，但在右边，我们确立了泛型类型是String，这个是正确的。与之相比，在等号的左边和右边我们都用了问号，这是错误的，因为编译器不知道list集合该采用哪种泛型类型。

    错误用法二：向包含<? extends Father>泛型的集合里写。

1    List<? extends Father> list = new ArrayList<Father>();

2    //list.add(f); //error

    第2行会报语法错，原因是编译器不知道这个基于Father的子类型究竟是什么；因为没法确定，为了保证类型安全，所以就不允许往里面加数据。”

    错误用法三：从包含<? super Father>泛型的集合里读。

    1             List<? super Father> list1 = new ArrayList<Father>();

    2             list.add(f); //正确

    3             //list.get(0);//错误

    第3行会报语法错，原因是编译器不知道该用哪种Father的父类来接收get的返回值；于是，同样为了保证类型安全，所以就不允许读。

    从上述的第二和第三种错误的用法里，我们能感受到，extends和super这两种定义泛型的用法除了在定义方法参数之外，还真没其他合适的用途。