Java泛型

1 - 为什么要有泛型？

/*

1 泛型：标签

2 举例：

　　①中药店，每个抽屉外面贴着标签

　　②超市购物架上很多瓶子，每个瓶子装的是什么，有标签

3 泛型的设计背景

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。

*/

2 - 泛型的概念

1 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）。

2 从JDK1.5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。

3 JDK1.5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
*/

3 - 在集合中使用泛型

package com.lzh.java1;

import org.junit.Test;

import java.util.*;

/*
泛型的使用
1 JDK 5.0新增的特性
2 在集合中使用泛型总结：
    ①集合接口或集合类在JDK5.0时都修改为带泛型的结构
    ②在实例化集合类时，可以指明具体的泛型类型
    ③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)
    ④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，替换为包装类即可
    ⑤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

 */
public class GenericTest {
    @Test
    public void test1(){
        // 集合中未使用泛型情况（以ArrayList为例）
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(96);
        list.add(88);
        list.add(45);
        list.add(60);
        list.add("howie"); // 问题1：类型不安全

        for(Object score:list){
            // 问题2：强转时，可能出现ClassCastException
            int studentScore = (Integer)score;
            System.out.println(studentScore);
        }
    }

    @Test
    public void test2(){
        // 集合中使用泛型的情况（以ArrayList为例）
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(96);
        list.add(88);
        list.add(45);
        list.add(60);
        // list.add("name"); 编译不通过
        // 编译时，就会进行类型检查，保证数据的安全

//        Iterator iterator = list.iterator();

//        while(iterator.hasNext()){
//            System.out.println(iterator.next());
//        }
        // 避免了强转操作
        for(Integer score:list){
            System.out.println(score);
        }
    }

    @Test
    public void test3(){
        // 在集合中使用泛型（以HashMap为例）
        HashMap<String,Integer> dict = new HashMap<String,Integer>();
        dict.put("alex",21);
        dict.put("howie",22);
        dict.put("李白",21);
        dict.put("韩信",26);

        // 泛型的嵌套
        Set<Map.Entry<String,Integer>> entrySet = dict.entrySet();
        Iterator<Map.Entry<String,Integer>> iterator = entrySet.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Map.Entry<String, Integer> entry = iterator.next();
            System.out.println(entry.getKey()+"："+entry.getValue());
        }
    }
}

集合中使用泛型示例

4 - 自定义泛型结构：泛型类与泛型接口

自定义泛型结构说明

/*
1. 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>
2. 泛型类的构造器如下：public GenericClass(){}。 而下面是错误的：public GenericClass<E>(){}
3. 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。
4. 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。

5. 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。经验：泛型要使用一路都用。要不用，一路都不要用。
6. 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。
7. jdk1.7，泛型的简化操作：ArrayList<Fruit> flist = new ArrayList<>();
8. 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
9. 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。

10. 异常类不能是泛型的
11. 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。

12.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： 
    1 子类不保留父类的泛型：按需实现 
        ① 没有类型 擦除 
        ② 具体类型 
    2 子类保留父类的泛型：泛型子类 
        ① 全部保留 
        ② 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
 */

package com.lzh.java1;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;

/*
3 如何自定义泛型结构：泛型类、泛型接口；泛型方法
 */
// 泛型类
public class GenericOrder<T> { // T：类的泛型
    String orderName;
    int orderID;

    // 类的内部结构就可以使用类的泛型
    T orderT;
    public GenericOrder(){}
    public GenericOrder(String orderName,int orderID,T orderT){
        this.orderName = orderName;
        this.orderID = orderID;
        this.orderT = orderT;
    }

    public T getOrderT(){
        return this.orderT;
    }

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

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

    @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。
        GenericOrder order = new GenericOrder();
        order.setOrderT(123);
        order.setOrderT("AA");

        // 建议：实例化时指明类的泛型
        GenericOrder<String> order1 = new GenericOrder<String>("AA",101,"order:123");
        order1.setOrderT("order:hello");
    }
}

class SubOrder<T> extends GenericOrder<T>{ // SubOrder<T> ：任然是泛型类
    @Test
    public void test1(){
        // 由于子类在继承带泛型的父类时，指明了泛型类型。则实例化子类对象时，不再需要指明泛型
        SubOrder subOrder = new SubOrder();
        subOrder.setOrderT(123);

        SubOrder<String> stringSubOrder = new SubOrder<>();// 类型推断
        stringSubOrder.setOrderT("hello");
    }

    @Test
    public void test2(){
        ArrayList<String> stringsList = null;
        ArrayList<Integer> integerList = null;
        // 泛型不同的引用不能互相赋值
        // stringsList = integerList; 报错
    }

    // 静态方法中不能使用类的泛型。
//    @Test
//    public static void test3(T orderT){
//        System.out.println(orderT);
//    }

    // 处理异常里，编译不通过
    public void show(){
//        try{
//
//        }catch(T t){
//
//        }
        // T[] tArray = new T[10]; 编译不通过
        T[] arr = (T[]) new Object[10];
    }
}

// 异常类不能声明为泛型类
//class MyException<T> extends Exception{
//
//}

代码示例1

class Father<T1, T2> {
} 
// 子类不保留父类的泛型 
// 1)没有类型 擦除 
class Son<A, B> extends Father{//等价于class Son extends Father<Object,Object>{ }
}
// 2)具体类型 
class Son2<A, B> extends Father<Integer, String> { 
    
} 
// 子类保留父类的泛型 
// 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> {
    
}

代码示例2

5 - 自定义泛型结构：泛型方法

package com.lzh.java1;
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/*
1 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。
2 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，即泛型方法所属的类是不是泛型类都没有关系
    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
3 泛型方法声明泛型时也可以指定上限(后面介绍)
4 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。
 */
class Method<T>{
    String name;
    int age;
    T methodT;

    public Method(){}
    public Method(String name,int age,T methodT){
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.methodT = methodT;
    }
    // 如下三个方法都不是泛型方法
    public T getMethodT() {
        return methodT;
    }
    public void setMethodT(T methodT) {
        this.methodT = methodT;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Method{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", methodT=" + methodT +
                '}';
    }
}
public class GenericMethodTest<E> {
    E genericMethodTestE;
    public GenericMethodTest(){}
//    public GenericMethodTest(E genericMethodTestE){
//        this.genericMethodTestE = genericMethodTestE;
//    }
    // 自定义泛型方法
    public <E> List<E> copyFromToArrayList(E[] array){
        ArrayList<E> arrayList = new ArrayList<>();
        for(E e:array){
            arrayList.add(e);
        }
        return arrayList;
    }

    @Test
    // 测试泛型方法
    public void test1(){
        GenericMethodTest<String> test = new GenericMethodTest<>();
        Integer[] array = new Integer[]{1,2,3,4};
        // 泛型方法在调用时(与类的泛型参数没有关系)，指明泛型参数的类型
        List<Integer> lists = test.copyFromToArrayList(array);
        System.out.println(lists);
    }
}

泛型方法的定义与使用

6 - 体会泛型的使用

package com.lzh.java1;

import org.junit.Test;
import java.util.List;

/*
数据访问对象DOA：date(base) access object
 */
public class DAO<E> { // 表的共性操作DOA
    // 添加一条记录
    public void add(E e){

    }
    // 删除一条记录
    public boolean delete(int index){
        return true;
    }
    // 修改一条记录
    public void update(int index,E e){

    }
    // 查询一条记录
    public E getIndex(int index){
        return null;
    }
    // 查询
    public List<E> 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 <T> T getValue(){
        // 返回值类型不确定，所以定义成泛型方法
        return null;
    }
}

class User{ // 此类对应数据库中的User表
}

class UserDOA extends DAO<User>{ // 只能操作一个表的DOA
    @Test
    public void test(){
        UserDOA user = new UserDOA();
        // user.add(User e);
        // 所有的操作只能操作User
    }
}

泛型的使用场景示例

7 - 泛型在继承上的体现

1 如果B是A的一个子类型（子类或者子接口），而G是具有泛型声明的类或接口，G<B>并不是G<A>的子类型！

2 比如：String是Object的子类，但是List<String >并不是List<Object> 的子类

 /*
     * 1 泛型在继承方面的使用
     *  ①类A是类B的父类，G<A> 和G<B> 二者不具备子父类关系，二者是并列关系。
     *  ②类A是类B的父类 A<G> B<G>
     */
    @Test
    public void test1(){
        Object obj = null;
        String str = null;
        // obj = str; 体现多态性

        Object[] objects = null;
        Integer[] integers = null;
        // objects = integers; 体现多态

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

        // list1 = list2; 编译不通过
        // 此时的list1和list2的类型不具有子父类关系
        // 证明
        /*
        假设 list1 = list2;
        list1.add(123); // 此时导致混入非String的数据，出错。
         */
    }

    @Test
    public void test2(){
        // 当类A与类B是接口关系时
        List<String> list1 = null;
        ArrayList<String> list2 = null;
        AbstractList<String> list3 = null; // List的父类
        list3 = list2;
        list1 = list2;

        List<String> l1 = new ArrayList<>();
    }

代码示例

8 - 通配符的使用

1 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。

2 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。

3 写入list中的元素时，不行。因为我们不知道c的元素类型，我们不能向其中添加对象。  唯一的例外是null，它是所有类型的成员。

　　① 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未知类型的子类。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
*/

错误原因

　　② 唯一的例外的是null，它是所有类型的成员。

　　③另一方面，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

    /*
     * 2 通配符的使用
     * 通配符：?
     */

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

        List<?> list = null; // 通配符的使用
        list = list1;
        list = list2;

        print(list1);
        print(list2);

        List<String> list3 = new ArrayList<>();
        list3.add("dd");
        list3.add("aa");
        list3.add("cc");
        list3.add("ff");
        list = list3;
        // list.add("123"); 编译不通过
        // list.add("?"); 编译不通过
        // 添加(写入)：对于List<?>就不能向其内部添加数据，除了null之外
        list.add(null); // 相当于默认值

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

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

代码示例

注意点

9 - 有限制的通配符

1 <?> 允许所有泛型的引用调用

2 通配符指定上限上限extends：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<=

3 通配符指定下限下限super：使用时指定的类型不能小于操作的类，即>=

4 举例：

　　① <? extends Number> (无穷小 , Number] 只允许泛型为Number及Number子类的引用调用

　　② <? super Number> [Number , 无穷大) 只允许泛型为Number及Number父类的引用调用

　　③ <? extends Comparable> 只允许泛型为实现Comparable接口的实现类的引用调用

 @Test
    public void test4(){
        /*
         * 3 有限制条件的通配符使用
         * ? extends A：
         *          G < ? extends A > 可以作为G<A> 和 G<B>的父类，其中B是A的子类
         * ? super A：
         *          G < ? super A > 可以作为G<A> 和 G<B>的父类，其中B是A的父类
         */
        List<? extends Person> list1 = null; // <=
        List<? super Person> list2 = null; // >=
        List<Object> list3 = new ArrayList<Object>(); // Person的父类
        List<Person> list4 = new ArrayList<Person>();
        List<Son> list5 = new ArrayList<Son>(); // Person的子类

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

        list2 = list3;
        list2 = list4;

        // 读取数据
        list1 = list4;
        Person persons = list1.get(0);
        Object obj1 = list1.get(0);

        list2 = list4;
        Object obj2 = list2.get(0);
        // 编译不通过
        // Person person2 = list2.get(0);
        // Son son = list2.get(0);

        // 写入数据
        // 不能在写入数据,除了null
        // list1.add(new Person());
        // list1.add(new Son());
        // list1.add(new Object());
        list1.add(null);

        list2.add(new Person());
        list2.add(new Son());
        // list2.add(new Object()); 编译不通过

    }

代码示例

10 - 练习

① 定义个泛型类 DAO<T>，在其中定义一个 Map 成员变量，Map 的键为 String 类型，值为 T 类型。

② 分别创建以下方法：

public void save(String id,T entity)：保存 T 类型的对象到 Map 成员变量中

public T get(String id)：从 map 中获取 id 对应的对象

public void update(String id,T entity)：替换 map 中 key 为 id 的内容, 改为 entity 对象 public List<T> list()：返回 map 中存放的所有 T 对象

public void delete(String id)：删除指定 id 对象

③ 定义一个 User 类：该类包含：private 成员变量（int 类型） id，age；（ String 类型）name。

④ 定义一个测试类：创建 DAO 类的对象，分别调用其 save、get、update、list、delete 方法来操作 User 对象，使用 Junit 单元测试类进行测试。

package com.lzh.exer;

import java.util.*;

/*
① 定义个泛型类 DAO<T>，在其中定义一个 Map 成员变量，Map 的键 为 String 类型，值为 T 类型。
② 分别创建以下方法：
  public void save(String id,T entity)： 保存 T 类型的对象到 Map 成员变量中
  public T get(String id)：从 map 中获取 id 对应的对象
  public void update(String id,T entity)：替换 map 中 key 为 id 的内容, 改为 entity 对象 public List<T> list()：返回 map 中存放的所有 T 对象
  public void delete(String id)：删除指定 id 对象
③ 定义一个 User 类： 该类包含：private 成员变量（int 类型） id，age；（ String 类型）name。
④ 定义一个测试类： 创建 DAO 类的对象， 分别调用其 save、get、update、list、delete 方 法来操作 User 对象， 使用 Junit 单元测试类进行测试。
*/
public class DAO<T> {
    private Map<String,T> map = new HashMap<>();

    public void save(String id,T entity){
        this.map.put(id, entity);
    }
    // 从 map 中获取 id 对应的对象
    public T get(String id) {
        return this.map.get(id);
    }
    // 替换 map 中 key 为 id 的内容, 改为 entity 对象
    public void update(String id,T entity) {
        if(map.containsKey(id)){
            this.map.put(id,entity);
        }
    }
    // 返回 map 中存放的所有 T 对象
    public List<T> list() {
        Collection<T> values = map.values();
        // 错误的写法
        //return (List<T>) values;
        List<T> list = new ArrayList<>();
        Iterator<T> iterator = values.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            list.add(iterator.next());
        }
        return list;
    }
    // 删除指定 id 对象
    public void delete(String id) {
        map.remove(id);
    }
}

// 定义一个 User 类： 该类包含：private 成员变量（int 类型） id，age；（ String 类型）name。
class User{
    private int id;
    private int age;
    private String name;

    public User(){}
    public User(int id,int age,String name){
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        User user = (User) o;
        return id == user.id &&
                age == user.age &&
                Objects.equals(name, user.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(id, age, name);
    }
}

// 定义一个测试类： 创建 DAO 类的对象， 分别调用其 save、get、update、list、delete 方 法来操作 User 对象， 使用 Junit 单元测试类进行测试。
class DAOTest{
    public static void main(String[] args) {
        DAO<User> dao = new DAO<>();

        dao.save("01",new User(01,20,"貂蝉"));
        dao.save("02",new User(02,22,"张飞"));
        dao.save("03",new User(03,23,"李白"));
        dao.save("04",new User(04,28,"韩信"));

        List<User> userList = dao.list();
        // userList.foreach(System.out::println)
        for(User user:userList){
            System.out.println(user);
        }

        dao.update("02",new User(02,18,"百里玄策"));
        dao.list().forEach(System.out::println);

        dao.delete("04");
        dao.list().forEach(System.out::println);
        
    }
}

DAO.java

posted @ 2020-06-17 11:16 赖正华阅读(145) 评论(0) 编辑收藏举报

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赖正华

路漫漫其修(Java)远兮，吾将上下而求索。

Java泛型

1 - 为什么要有泛型？

2 - 泛型的概念

3 - 在集合中使用泛型

4 - 自定义泛型结构：泛型类与泛型接口

5 - 自定义泛型结构：泛型方法

6 - 体会泛型的使用

7 - 泛型在继承上的体现

8 - 通配符的使用

9 - 有限制的通配符

10 - 练习

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