Java学习笔记（二一）——Java 泛型

【前面的话】

     最近脸好干，掉皮，需要买点化妆品了。

     Java泛型好好学习一下。

【定义】

一、泛型的定义主要有以下两种：

1. 在程序编码中一些包含类型参数的类型，也就是说泛型的参数只可以代表类，不能代表个别对象。（这是当今较常见的定义）
2. 在程序编码中一些包含参数的类。其参数可以代表类或对象等等。（现在人们大多把这称作模板）

        不论使用那个定义，泛型的参数在真正使用泛型时都必须作出指明。

二、使用泛型的目的：

1. 一些强类型程序语言支持泛型，其主要目的是加强类型安全及减少类转换的次数，但一些支持泛型的程序语言只能达到部份目的。
2. 泛型程序设计（Generic programming）意味着编写的代码可以被很多不同类型的对象所重用。
3. 是对java语言的类型系统的一种扩展，以支持创建可以按类型进行参数化的类。可以把类型参数看作是使用参数化类型时指定的类型的一个占位符，就像方法的形式参数是运行时传递的值得占位符一样。

【Java泛型的几种类型代码】

一、不使用泛型的代码

     我们定义一个Person类，包含三个属性x，y，z。在我们开始定义地时候，我们也不知道这三个属性是用来干什么的，所以我们定义为Object类型。但是在使用的时候，我们分别对x，y，z赋予了int，double，String类型，所以在取出的时候，我们需要把这三个类型值进行强制转换。如下代码：

    1. Person.java

public class Person {
    private Object x;
    private Object y;
    private Object z;
    //使用Object类型。可以转化为任何类型
    public Object getX() {
        return x;
    }
    public void setX(Object x) {
        this.x = x;
    }
    public Object getY() {
        return y;
    }
    public void setY(Object y) {
        this.y = y;
    }
    public Object getZ() {
        return z;
    }
    public void setZ(Object z) {
        this.z = z;
    }
}

    2. NoGenericTest.java

public class NoGenericTest {
    public static void main(String[]args){
        Person boy=new Person();
        boy.setX(20);
        boy.setY(22.2);
        boy.setZ("帅哥TT");
        //这里根据设置的不同类型的值，我们需要进行强制类型转化。
        int x=(Integer)boy.getX();
        double y=(double)boy.getY();
        String z=(String)boy.getZ();
        
        System.out.println(x);
        System.out.println(y);
        System.out.println(z);
    }
}

    3. 运行结果

20
22.2
帅哥TT

二、使用一个类型变量泛型的代码

      我们定义一个泛型类Person，定义三个属性x，y，z，在测试类中，我们设置属性的值，并打印。

    1. Person.java

public class Person<T> {
    private T x;
    private T y;
    private T z;
    public T getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T x) {
        this.x = x;
    }
    public T getY() {
        return y;
    }
    public void setY(T y) {
        this.y = y;
    }
    public T getZ() {
        return z;
    }
    public void setZ(T z) {
        this.z = z;
    }
}

    2. GenericTest.java

public class GenericTest {
    public static void main(String[]args){
        Person boy=new Person();
        boy.setX(20);
        boy.setY(22.2);
        boy.setZ("帅哥TT");
        //不用进行类型转化
        System.out.println(boy.getX());
        System.out.println(boy.getY());
        System.out.println(boy.getZ());
    }
}

    3. 运行结果

20
22.2
帅哥TT

三、使用两个类型变量泛型的代码

     我们定义一个泛型类Person，定义两个属性x，y，使用了两种不同的类型变量，在测试类中，我们设置属性的值，并打印。

    1. Person.java

public class Person<T1,T2> {
    private T1 x;
    private T2 y;
    public T1 getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T1 x) {
        this.x = x;
    }
    public T2 getY() {
        return y;
    }
    public void setY(T2 y) {
        this.y = y;
    }
}

    2. GenericTest.java

public class GenerricTest {
    public static void main(String[] args){
        Person<String,Integer> boy=new Person<String,Integer>();
        boy.setX("帅哥TT");
        boy.setY(20);
        System.out.println(boy.getX());
        System.out.println(boy.getY());
    }

}

    3. 运行结果

帅哥TT
20

四、使用泛型的继承

     我们定义一个泛型类Person，定义两个属性x，y，然后定义另一个泛型类Boy，定义属性z，Boy继承Person类，在测试类中，我们设置属性的值，并打印。

    1. Person.java

public class Person<T1,T2> {
    private T1 x;
    private T2 y;
    public T1 getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T1 x) {
        this.x = x;
    }
    public T2 getY() {
        return y;
    }
    public void setY(T2 y) {
        this.y = y;
    }
}

    2. Boy

public class Boy<T1,T2,T3>extends Person<T1,T2> {
    private T3 z;
    public T3 getZ() {
        return z;
    }
    public void setZ(T3 z) {
        this.z = z;
    }
}

    3. GenericTest.java

public class GenericTest {
    public static void main(String[] args){
        Boy<String,Integer,Double> boy=new Boy<String,Integer,Double>();
        boy.setX("帅哥TT");
        boy.setY(20);
        boy.setZ(200000.22);
        
        System.out.println(boy.getX());
        System.out.println(boy.getY());
        System.out.println(boy.getZ());
    }
}

   4. 运行结果

帅哥TT
20
200000.22

五、使用泛型的接口

     我们定义一个泛型接口Person，定义两个方法，然后定义另一个泛型类Boy，实现泛型接口Person，定义属性x,y,z，在测试类中，我们设置属性的值，并打印。

    1. Person.java

public interface Person<T1,T2> {
    public T1 getX();
    public T2 getY();
}

    2. Boy

public class Boy<T1,T2,T3>implements Person<T1,T2> {
    private T1 x;
    private T2 y;
    private T3 z;
    public T1 getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T1 x) {
        this.x = x;
    }
    public T2 getY() {
        return y;
    }
    public void setY(T2 y) {
        this.y = y;
    }
    public T3 getZ() {
        return z;
    }
    public void setZ(T3 z) {
        this.z = z;
    }

}

    3. GenericTest.java

public class GenericTest {
    public static void main(String[] args){
        Boy<String,Integer,Double> boy=new Boy<String,Integer,Double>();
        boy.setX("帅哥TT");
        boy.setY(20);
        boy.setZ(200000.22);
        System.out.println(boy.getX());
        System.out.println(boy.getY());
        System.out.println(boy.getZ());
    }
}

    4. 运行结果

帅哥TT
20
200000.22

六、使用泛型方法

     说明一下，定义泛型方法时，必须在返回值前边加一个<T>，来声明这是一个泛型方法，持有一个泛型T，然后才可以用泛型T作为方法的返回值。

      定义一个普通类Person，定义一个泛型方法，如下代码：

     1. Person.java

public class Person{
    public static<T>T getMiddle(T[]a){
        return a[a.length/2];
    }
    public static void main(String [] args){
        String[]name={"帅哥TT","帅哥TT1","帅哥TT2"};
        String middle=Person.<String>getMiddle(name);
        System.out.println(middle);
        
        Integer[]num={20,22,25};
        Integer middle1=Person.<Integer>getMiddle(num);
        System.out.println(middle1);
        
        Double[]num1={20.0,22.2,25.5};
        Double middle2=Person.<Double>getMiddle(num1);
        System.out.println(middle2);
    }
}

    2. 运行结果

帅哥TT1
22
22.2

七、类型变量的限定

     如下代码，我们在方法min中定义了一个变量smallest类型为T，这说明了smallest可以是任何一个类的对象，我们在下面的代码中需要使用compareTo方法， 但是我们没有办法确定我们的T中含有CompareTo方法，所以我们需要对T进行限定，在代码中我们让T继承Comparable类。如下：

public static<T extends Comparable>T min(T[]a)

    1. Person.java

public class Person{
    public static<T extends Comparable>T min(T[]a){
        if(a==null||a.length==0){
            return null;
        }
        T smallest=a[0];
        for(int i=1;i<a.length;i++){
            if(smallest.compareTo(a[i])>0){
                smallest=a[i];
            }
        }
        return smallest;
    }
    public static void main(String [] args){
        Integer[]num={20,25,30,10};
        Integer middle=Person.<Integer>min(num);
        System.out.println(middle);
    }
}

    2. 运行结果

10

【Java泛型理解】

一、类型擦除

     正确理解泛型概念的首要前提是理解类型擦除（type erasure）。 Java中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的。在生成的Java字节代码中是不包含泛型中的类型信息的。使用泛型的时候加上的类型参数，会被编译器在编译的时候去掉。这个过程就称为类型擦除。如在代码中定义的List<Object>和List<String>等类型，在编译之后都会变成List。JVM看到的只是List，而由泛型附加的类型信息对JVM来说是不可见的。Java编译器会在编译时尽可能的发现可能出错的地方，但是仍然无法避免在运行时刻出现类型转换异常的情况。

     很多泛型的奇怪特性都与这个类型擦除的存在有关，包括：

1. 泛型类并没有自己独有的Class类对象。比如并不存在List<String>.class或是List<Integer>.class，而只有List.class。
2. 静态变量是被泛型类的所有实例所共享的。对于声明为MyClass<T>的类，访问其中的静态变量的方法仍然是 MyClass.myStaticVar。不管是通过new MyClass<String>还是new MyClass<Integer>创建的对象，都是共享一个静态变量。
3. 泛型的类型参数不能用在Java异常处理的catch语句中。因为异常处理是由JVM在运行时刻来进行的。由于类型信息被擦除，JVM是无法区分两个异常类型MyException<String>和MyException<Integer>的。对于JVM来说，它们都是 MyException类型的。也就无法执行与异常对应的catch语句。

二、最佳实践

在使用泛型的时候可以遵循一些基本的原则，从而避免一些常见的问题。

1. 在代码中避免泛型类和原始类型的混用。比如List<String>和List不应该共同使用。这样会产生一些编译器警告和潜在的运行时异常。当需要利用JDK 5之前开发的遗留代码，而不得不这么做时，也尽可能的隔离相关的代码。
2. 在使用带通配符的泛型类的时候，需要明确通配符所代表的一组类型的概念。由于具体的类型是未知的，很多操作是不允许的。
3. 泛型类最好不要同数组一块使用。你只能创建new List<?>[10]这样的数组，无法创建new List<String>[10]这样的。这限制了数组的使用能力，而且会带来很多费解的问题。因此，当需要类似数组的功能时候，使用集合类即可。
4. 不要忽视编译器给出的警告信息。

【参考资料】

1. Java深度历险（五）——Java泛型
2. java核心技术

【后面的话】

     好好学习。

——TT