java基础-泛型

泛型的由来

什么是泛型#

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。

泛型的好处#

• 好处一：编译的时候能够检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的。
  • 在没有泛型的情况的下，通过对类型 Object 的引用来实现参数的“任意化”；
  • “任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换，而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的；
  • 对于强制类型转换错误的情况，编译器可能不提示错误，在运行的时候才出现异常，这是本身就是一个安全隐患。

自定义泛型结构

泛型结构包括泛型类、泛型接口和泛型方法

泛型类、泛型接口#

泛型类与泛型接口的区别其实就是类与接口的区别，这里以泛型类为例：

1. 类中声明的泛型，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，但是在静态方法中不能使用类的泛型。因为泛型类型是在创建类的时候指定的，而静态方法加载的时候，类的实例并没有创建。
2. 异常类不能是泛型的。

泛型方法#

以JDK中的Collection接口为例，区分普通方法和泛型方法：

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public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
	//普通方法
	boolean add(E data);
	//泛型方法，泛型方法的类型区别于类或接口中的类型，普通类中也可以含有泛型方法
	<T> T[] toArray(T[] a);
}

注意：区别于泛型类中带有类型符号的普通方法的是，泛型方法可以是静态的。具体说来就是，上面的add方法不能是静态的，因为E是在类创建时类型才确定下来；而toArray方法可以是静态的，因为T是在方法调用时就确定下来了。

泛型与面向对象

泛型与继承#

• 在此定义三个类，Father、Son和Grandson
• Grandson extends Son
• Son extends Father

类的继承#

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//Son不是泛型类，它继承了Father中的Integer
public class Son extends Father<Integer> {

}
//Son<T> 仍然是泛型类
public class Son<T> extends Father<T> {

}

参数类型的继承#

java中的向上转型有如下几种形式

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//1.对象，编译通过
Object abj = null;
String str = null;
abj = str;
//2.数组，编译通过
Object[] objArr = null;
String[] strArr = null;
objArr = strArr
//3.泛型1，编译通过，其实就是平常写的List<String> list = new ArrayList<>(); 
List<String> list1 = null;
ArrayList<String> list2 = null;
list1 = list2
//4.泛型2，编译不通过，此时的objList和strList的类型不具有子父类关系
List<Object> objList = null;
List<String> strList = null;
objList = strList;

// 第四种情况会导致一些问题，比如如下方法，遍历集合中的元素
public void foreach(List<Object> list) {

}
// List<String>类型的变量就无法用这个方法遍历，因为List<Object>类型和List<String>类型
不具备子父类关系，无法使用多态，这样就需要重载foreach方法

总结：List<Object>是ArrayList<Object>的父类；List<Object>不是List<String>的父类。针对上述的第四种情况，泛型通配符可以解决。

泛型通配符#

示例#

泛型通配符用？来表示，在泛型中，List<?>是List<String>和List<Object>的父类，可以声明一下方法解决上述第四种情况

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

通配符上下限#

• ? extends Son，其中Son是通配符?的上限，可以理解为?的类只能是Son及其子类，即小于等于
• ? super Son，其中Son是通配符?的下限，可以理解为?的类只能是Son及其父类，即大于等于
• 对于通配符上下限，如List<? extends Son>和List<? super Son>，声明以下对象做测试

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List<? extends Son> list1 = new ArrayList<>();
List<? super Son> list2 = new ArrayList<>();
List<Grandson> list3 = new ArrayList<>();
List<Son> list4 = new ArrayList<>();
List<Father> list5 = new ArrayList<>();
//测试一
list1 = list3;//(编译成功)
list1 = list4;//(编译成功)
list1 = list5;//(编译失败)
//结论：G<? extends A>可以作为G<A>和G<B>的父类，其中B是A的子类
//测试二
list2 = list3;//(编译失败)
list2 = list4;///(编译成功)
list2 = list5;///(编译成功)
//结论：G<? super A>可以作为G<A>和G<B>的父类，其中B是A的父类

泛型通配符读写要求#

• 对于普通的通配符List<?>

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List<String> listStr = new ArrayList<>();
List<Integer> listInteger = new ArrayList<>();
List<?> list = null;
list = listStr ;
list = listInteger ;
//不能添加(只能添加null)，编译失败
list.add("1");
list.add(1);
//只能读取，读取的是object类型的对象
Object o = list.get(0);

• 对于通配符上限List<? extends Son>

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//读取数据
list1 = list4;//用list1 = list3同理
//由上面的测试可知，list1中的类型最大为Son，这里用了最大的类型，保证了多态的特性（父类引用指向子类对象）
Son s = list1.get(0);

//写入数据
//无法确定list1的下限，传入的Son类型不能确定是?的子类还是父类，不满足多态特性
list1.add(new Son());//(编译失败)

无法写入数据，那具体怎么使用呢？通配符在声明局部变量时没什么意义，但是作为形参，限制传入的参数类型时，它非常重要

• 对于通配符下限List<? super Son>

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//读取数据
list2 = list4;
//只能返回Object，因为list2中的对象最小类型是Son，但是上限没有定，只能用顶级父类Object才能保证多态特性
Object o = list2.get(0);

//写入数据
//list2的下限是Son，可以添加Son及其子类，以满足多态特性
list2.add(new Son());
list2.add(new Grandson());//(编译成功)

使用案例：TreeSet的构造器中传入的比较器使用了Comparator<? super E>

类型擦除

定义#

• 泛型是java1.5版本才引入的概念，在这之前没有泛型那个。但是，泛型代码可以很好的兼容以前的版本，那是因为泛型信息只存在于代码编译阶段。在进入JVM之前，与泛型相关的信息会被擦除，我们称之为类型擦除

演示#

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ArrayList<String> strList = new ArrayList<>();
ArrayList<Integer> intList = new ArrayList<>();
System.out.println(strList.getClass().getSimpleName());//ArrayList
System.out.println(intList.getClass().getSimpleName());//ArrayList
System.out.println(strList.getClass() == intList.getClass());//true

种类#

• 无限制的类型擦除
  
• 有限制的类型擦除
  • 类的类型擦除
    
  • 方法的类型擦除
    
• 桥接方法
  
  在jvm中，对接口进行类型擦除后，生成的info方法，在实现类中为了保持接口和类的实现关系，也需要有这个方法

类型擦除中的一些坑#

//todo

泛型与反射

一些区别#

?和T的区别#

• ？是一个不确定的类型，通常用于接收返回值或者作为形参
• T是一个确定的类型，通常用于泛型类和泛型方法的定义

class<?>和class<T>的区别#

• class<?>作为通配泛型，当我们不知道确切类型的时候，可以做以下声明：

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public class<?> clazz;

• class<T>和List<T>类似，一般用在反射中，具体用法如下：

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// 通过反射的方式生成  Son
// 对象，这里比较明显的是，我们需要使用强制类型转换，强制类型转换可能在运行期报ClassCastException
Son son= (Son) Class.forName("com.test.model.Son").newInstance();

//使用class<T>优化
//当传入的类型不是T时，无法创建T类型的对象，且在编译期就会报错
public static <T> T createInstance(class<T> clazz) throw Exception {
	return clazz.newInstance();
}

泛型数组

创建泛型数组#

• 可以声明带泛型数组的应用，但是不能直接创建带泛型的数组对象

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//编译失败
new ArrayList<String>[5];

//编译成功
ArrayList[] list = new ArrayList[5];
ArrayList<String>[] listArr = list;

• 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，而非泛型数组。

Copy
public class Fruit<T> {
	//编译成功, 可以声明T[]
	private T[] array;
	
	//public Fruit(int length) {
		//编译失败
		//array = new T[length];
	//}

	//可以使用反射加类型强转
	public Fruit(Class<T> clazz, int length) {
		array = (T[]) Array.newInstance(clazz, length);
	}

	public void put(int index, T item) {
		array[index] = item;
	}
}

泛型的使用场景

DAO#

数据库中的一张表对应java中的一个类型，对数据库数据的增删改查，都可以归结为操作这个类，针对多张不同的表，映射到多个类，所要进行的操作都相同（CRUD），因此可以使用泛型。具体用法体现在：

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public class BaseDAO<T> {
	//带有类型参数T的增删改查
	public T get(Query query) {
		...
	}
	...
}

public class XXXDAO extends BaseDAO<XXX> {
	//直接继承增删改查方法
}