Java中的泛型使用

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发布日期:   2021-01-13
更新日期:   2022-07-31
文章字数:   3k
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引言：

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。

一、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，其他的部分是确定的，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。

二、泛型的概念

  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）。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。

有泛型时 无泛型时

三、在集合中使用泛型

  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）使用到类的泛型的位置，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，拿包装类替换
  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 tset1() {
        //Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
        //jdk7新特性：类型推断
        Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Tom",87);
        map.put("Jerry",87);
        map.put("Jack",67);
        //map.put(123,"ABC");//会报错

        //泛型的嵌套
        Set<Map.Entry<String,Integer>> entry = map.entrySet();
        Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator = entry.iterator();

        while(iterator.hasNext()){
            Map.Entry<String, Integer> e = iterator.next();
            String key = e.getKey();
            Integer value = e.getValue();
            System.out.println(key + "----" + value);
        }
    }
}

四、自定义泛型结构：泛型类、泛型接口；泛型方法

泛型类、泛型接口：

public class Order<T> {
    String orderName;
    int orderId;

    T orderT;

    public Order() {

    }

    public Order(String orderName, int OrderId, T orderT) {
        this.orderName = orderName;
        this.orderId = OrderId;
        this.orderT = orderT;
    }

    public T getOrderT() {
        return orderT;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Order{" +
                "orderName='" + orderName + '\'' +
                ", orderId=" + orderId +
                ", orderT=" + orderT +
                '}';
    }
}
@Test
public void test() {
    //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
    Order order = new Order();
    order.setOrderT(123);
    order.setOrderT("ABC");

    //建议：实例化时指明类的泛型
    Order<String> order1 = new Order<String>("orderAA",1001,"order:AA");
    order1.setOrderT("AA:hello");
}
  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<>();自动类型推断。
  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[]来实例化一个泛型对象。但是可以：E[] elements = (E[])new Object[capacity]; 参考ArrayList源码中的声明：Object[] elementData，而非泛型参数类型数组。
  12. 父类中有泛型，子类可以选择保留泛型，也可以选择指定泛型类型：

    子类不保留父类的泛型：按需实现

    • 没有类型，擦除
    • 具体类型（子类在继承带泛型的父类时，如果指明了泛型类型。则实例化子类对象时，不再需要指明泛型，前提是子类没有自定义其他类型的泛型）

    子类保留父类的泛型：泛型子类

    • 全部保留 (public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>)
    • 部分保留
class Father<T1, T2> {
}

// 子类不保留父类的泛型
// 1）没有类型 擦除
class Son1<A, B> extends Father {//等价于class Son1<A, B> 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> {

}

注意：

泛型方法

  1. 方法也可以被泛型化，不管此时所在类是不是泛型类。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。泛型方法可以是静态方法。
  2. 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

class Creature{}
class Person extends Creature{}
class Man extends Person{}
class PersonTest {
    public static <T extends Person> void test(T t){
        System.out.println(t);
    }
    public static void main(String[] args) {
        test(new Person());
        test(new Man());
        test(new Creature());//报错
    }
}
public class GenericTest {
    public static <T> void fromArrayToCollection(T[] a, Collection<T> c) {
        for (T o : a) {
            c.add(o);
        }
    }

    @Test
    public void test() {
        Object[] ao = new Object[100];
        Collection<Object> co = new ArrayList<Object>();
        fromArrayToCollection(ao, co);

        String[] as = new String[20];
        Collection<String> cs = new ArrayList<>();
        fromArrayToCollection(as, cs);

        Collection<Double> cd = new ArrayList<>();
        //fromArrayToCollection(as, cd);//中T是Double类，但sa是String类型，编译错误。
        fromArrayToCollection(as, co);//T是Object类型，sa是String类型，可以赋值成功。
    }
}

五、泛型类和泛型方法的使用情景

/**
 * DAO：database access object
 */
public class DAO<T> {//表的共性操作的DAO
    /* 添加一条记录 */
    public boolean add(T t) {
        return true;
    }

    /* 删除一条记录 */
    public boolean remove(int index) {
        return false;
    }

    /* 修改一条记录 */
    public void update(int index, T t) {

    }

    /* 查询一条记录 */
    public T getIndex(int index) {
        return null;
    }

    /* 查询多条记录 */
    public List<T> getForList(int index) {
        return null;
    }

	//泛型方法
    /* 获取表中一共有多少条记录(int、long)? 获取最大的员工入职时间*/
    public <E> E getValue(){
    	return null;
    }
}
class Customer {}
class Student {}

class CustomerDao extends DAO<Customer> {}//只能操作一个表的DAO
class StudentDao extends DAO<Student> {}//只能操作一个表的DAO
public void DAOTest {
	@Test
    public void test() {
    	CustomerDao dao1 = new CustomerDao();
        dao1.add(new Customer());
        List<Customer> list1 = dao1.getForList(2);

        StudentDao dao2 = new StudentDao();
        Student student = dao2.getIndex(1);
    }
}

五、泛型在继承上的体现

/**
 * 1. 虽然类A是类B的父类，但是 G<A> 和 G<B> 二者不具备子父类关系，二者是并列关系。但是二者共同的父类是 G<?>
 * 2. 类A是类B的父类，A<G> 是 B<G> 的父类
 *
 */
public class GenericTest {
    @Test
    public void test1() {
        Object obj = null;
        String str = null;
        obj = str;//不会报错（多态的体现）

        Object[] arr1 = null;
        String[] arr2 = null;
        arr1 = arr2;//不会报错（也是多态得体现）

        List<Object> list1 = null;
        List<String> list2 = null;
        list1 = list2;//编译不过，会报错。此时的 list1 与 list2 不具有子父类关系

        show(list1);//不报错
        show(list2);//报错

        show1(list1);//不报错
        show1(list2);//不报错
    }

    public void show(List<Object> list) {

    }

    public <E extends Object> void show1(List<E> list){

    }

    @Test
    public void test2() {
        List<String> list1 = null;
        AbstractList<String> list2 = null;
        ArrayList<String> list3 = new ArrayList();
        list1 = list2;//不报错
        list2 = list3;//不报错
    }
}

六、通配符

  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。但是，唯一的例外是null，它是所有类型的成员。

    Collection<?> c = new ArrayList<String>();
    c.add(new Object());//编译时错误
      因为我们并不知道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。
      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，他总是一个Object

  4. 类A是类B的父类，G<A> 和 G<B>是没有子父类关系的，但二者共同父类是 G<?>

public class GenericTest {
    @Test
    public void test() {
        List<?> list = null;//通配符的使用
        list = new ArrayList<String>();
        list = new ArrayList<Integer>();
        //list.add(3);//编译不通过
        list.add(null);
        read(list);

        List<String> l1 = new ArrayList<String>();
        List<Integer> l2 = new ArrayList<Integer>();
        l1.add("哈哈哈");
        l2.add(14);

        read(l1);
        read(l2);
    }

    public void read(List<?> list) {//通配符的使用
        for (Object obj : list) {
            System.out.println(obj);
        }

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

有限制条件的通配符

  1. 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 ≤

  2. 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 ≥

  3. 举例：

    • <? extends Number> 表示只允许泛型为Number及Number子类的引用调用
    • <? super Number> 表示只允许泛型为Number及Number父类的引用调用
    • <? extends Comparable> 表示只允许泛型为实现Comparable接口的实现类调用
class Person {}
class Student extends Person {}

public class GenericTest {
    @Test
    public void test() {
        List<? extends Person> a = null;
        List<? super Person> b = null;

        List<Student> list1 = new ArrayList<Student>();
        List<Person> list2 = new ArrayList<Person>();
        List<Object> list3 = new ArrayList<Object>();

        a = list1;
        a = list2;
        //a = list3;//报错

        //b = list1;//报错
        b = list2;
        b = list3;

        //读取数据
        a = list1;
        Person p = a.get(0);
        b = list2;
        Object obj = b.get(0);

        //写入数据
        //a.add(new Student());//报错。将?理解成未知类型，未知类型可能是Student的子类，所以会报错
        //a.add(new Person());//报错。未知类型可能是Student，所以会报错
        //a.add(new Object());//报错。未知类型可能的最大值为Person，所以会报错

        //b.add(new Object());//报错。未知类型可能为Person，所以会报错
        b.add(new Person());
        b.add(new Student());
    }
}
文章作者: YangChongZhi
文章链接: http://yczlab.top/posts/8255cc5e.html
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