Java泛型总结.docx

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Java泛型总结

Java泛型总结

一.我们为什么需要泛型?

首先,我们看下下面这段简短的代码:

packageCoreJava.day_5;

importjava.util.ArrayList;

importjava.util.List;

/**

*@author李智

*@date2016/12/15

*/

publicclassGenericTest{

publicstaticvoidmain(String[]args){

Listlist=newArrayList();

list.add("justdoit");

list.add("core");

list.add(100);

for(inti=0;i

Stringname=(String)list.get(i);//1

System.out.println("name:

"+name);

}

}

}

我们定义一个List类型的集合,先向其中加入了两个字符串类型的值,随后加入一个Integer类型的值。

这是完全允许的,因为此时list默认的类型为Object类型。

在之后的循环中,由于忘记了之前在list中也加入了Integer类型的值或其他编码原因,很容易出现类似于//1中的错误。

因为编译阶段正常,而运行时会出现“Java.lang.ClassCastException”异常。

因此,导致此类错误编码过程中不易发现。

在如上的编码过程中,我们发现主要存在两个问题:

1.当我们将一个对象放入集合中,集合不会记住此对象的类型,当再次从集合中取出此对象时,改对象的编译类型变成了Object类型,但其运行时类型任然为其本身类型。

2.因此,//1处取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型,且很容易出现“java.lang.ClassCastException”异常。

那么有没有什么办法可以使集合能够记住集合内元素各类型,且能够达到只要编译时不出现问题,运行时就不会出现“java.lang.ClassCastException”异常呢?

答案就是使用泛型。

二.什么是泛型?

泛型,即“参数化类型”。

一提到参数,最熟悉的就是定义方法时有形参,然后调用此方法时传递实参。

那么参数化类型怎么理解呢?

顾名思义,就是将类型由原来的具体的类型参数化,类似于方法中的变量参数,此时类型也定义成参数形式(可以称之为类型形参),然后在使用/调用时传入具体的类型(类型实参)。

这样说有点复杂,我们来看下上面那个例子采用泛型的写法:

packageCoreJava.day_5;

importjava.util.ArrayList;

importjava.util.List;

/**

*@author李智

*@date2016/12/15

*/

publicclassGenericTest_2{

publicstaticvoidmain(String[]args){

/*

Listlist=newArrayList();

list.add("justdoit");

list.add("core");

list.add(100);

*/

Listlist=newArrayList();

list.add("qqyumidi");

list.add("corn");

//list.add(100);//1提示编译错误

for(inti=0;i

Stringname=list.get(i);//2

System.out.println("name:

"+name);

}

}

}

采用泛型写法后,在//1处想加入一个Integer类型的对象时会出现编译错误,通过List,直接限定了list集合中只能含有String类型的元素,从而在//2处无须进行强制类型转换,因为此时,集合能够记住元素的类型信息,编译器已经能够确认它是String类型了。

结合上面的泛型定义,我们知道在List中,String是类型实参,也就是说,相应的List接口中肯定含有类型形参。

且get()方法的返回结果也直接是此形参类型(也就是对应的传入的类型实参)。

下面就来看看List接口的的具体定义:

publicinterfaceListextendsCollection{

intsize();

booleanisEmpty();

booleancontains(Objecto);

Iteratoriterator();

Object[]toArray();

T[]toArray(T[]a);

booleanadd(Ee);

booleanremove(Objecto);

booleancontainsAll(Collection

>c);

booleanaddAll(Collection

extendsE>c);

booleanaddAll(intindex,Collection

extendsE>c);

booleanremoveAll(Collection

>c);

booleanretainAll(Collection

>c);

voidclear();

booleanequals(Objecto);

inthashCode();

Eget(intindex);

Eset(intindex,Eelement);

voidadd(intindex,Eelement);

Eremove(intindex);

intindexOf(Objecto);

intlastIndexOf(Objecto);

ListIteratorlistIterator();

ListIteratorlistIterator(intindex);

ListsubList(intfromIndex,inttoIndex);

}

我们可以看到,在List接口中采用泛型化定义之后,中的E表示类型形参,可以接收具体的类型实参,并且此接口定义中,凡是出现E的地方均表示相同的接受自外部的类型实参。

自然的,ArrayList作为List接口的实现类,其定义形式是:

publicclassArrayListextendsAbstractList

implementsList,RandomAccess,Cloneable,java.io.Serializable{

publicbooleanadd(Ee){

ensureCapacityInternal(size+1);//IncrementsmodCount!

!

elementData[size++]=e;

returntrue;

}

publicEget(intindex){

rangeCheck(index);

checkForComodification();

returnArrayList.this.elementData(offset+index);

}

//...省略掉其他具体的定义过程

}

由此,我们可以从源代码角度明白了为什么//1处加入Integer类型对象编译错误,且//2处get()到的类型直接就是String类型了。

三.自定义泛型接口、泛型类和泛型方法

从上面的内容中,大家已经明白了泛型的具体运作过程。

也知道了接口、类和方法也都可以使用泛型去定义,以及相应的使用。

是的,在具体使用时,可以分为泛型接口、泛型类和泛型方法。

自定义泛型接口、泛型类和泛型方法与上述Java源码中的List、ArrayList类似。

如下,我们看一个最简单的泛型类和方法定义:

packageCoreJava.day_5;

/**

*@author李智

*@date2016/12/15

*/

publicclassGenericTest_3{

publicstaticvoidmain(String[]args){

Boxname=newBox("core");

System.out.println("name:

"+name.getData());

}

}

classBox{

privateTdata;

publicBox(){

}

publicBox(Tdata){

this.data=data;

}

publicTgetData(){

returndata;

}

}

在泛型接口、泛型类和泛型方法的定义过程中,我们常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型形参,由于接收来自外部使用时候传入的类型实参。

那么对于不同传入的类型实参,生成的相应对象实例的类型是不是一样的呢?

packageCoreJava.day_5;

/**

*@author李智

*@date2016/12/15

*/

publicclassGenericTest_4{

publicstaticvoidmain(String[]args){

Boxname=newBox("core");

Boxage=newBox(712);

System.out.println("nameclass:

"+name.getClass());//CoreJava.day_5.Box

System.out.println("ageclass:

"+age.getClass());//CoreJava.day_5.Box

System.out.println(name.getClass()==age.getClass());//true

}

}

由此,我们发现,在使用泛型类时,虽然传入了不同的泛型实参,但并没有真正意义上生成不同的类型,传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个,即还是原来的最基本的类型(本实例中为Box),当然,在逻辑上我们可以理解成多个不同的泛型类型。

究其原因,在于Java中的泛型这一概念提出的目的,导致其只是作用于代码编译阶段,在编译过程中,对于正确检验泛型结果后,会将泛型的相关信息擦出,也就是说,成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。

泛型信息不会进入到运行时阶段。

对此总结成一句话:

泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型,实际上都是相同的基本类型。

四.类型通配符

接着上面的结论,我们知道,Box和Box实际上都是Box类型,现在需要继续探讨一个问题,那么在逻辑上,类似于Box和Box是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢?

为了弄清这个问题,我们继续看下下面这个例子:

packageCoreJava.day_5;

/**

*@author李智

*@date2016/12/15

*/

publicclassGenericTest_6{

publicstaticvoidmain(String[]args){

Boxname=newBox(99);

Boxage=newBox(712);

getData(name);

//ThemethodgetData(Box)inthetypeGenericTestis

//notapplicableforthearguments(Box

getData(ge);//1

}

publicstaticvoidgetData(Boxdata){

System.out.println("data:

"+data.getData());

}

}

我们发现,在代码//1处出现了错误提示信息:

ThemethodgetData(Box)inthetypeGenericTestisnotapplicableforthearguments(Box)。

显然,通过提示信息,我们知道Box在逻辑上不能视为Box的父类。

那么,原因是什么呢?

packageCoreJava.day_5;

/**

*@author李智

*@date2016/12/15

*/

publicclassGenericTest_5{

publicstaticvoidmain(String[]args){

Boxa=newBox(712);

Boxb=a;//1

Boxf=newBox(3.14f);

b.setData(f);//2

}

publicstaticvoidgetData(Boxdata){

System.out.println("data:

"+data.getData());

}

}

classBox{

privateTdata;

publicBox(){

}

publicBox(Tdata){

setData(data);

}

publicTgetData(){

returndata;

}

publicvoidsetData(Tdata){

this.data=data;

}

}

这个例子中,显然//1和//2处肯定会出现错误提示的。

在此我们可以使用反证法来进行说明。

假设Box在逻辑上可以视为Box的父类,那么//1和//2处将不会有错误提示了,那么问题就出来了,通过getData()方法取出数据时到底是什么类型呢?

Integer?

Float?

还是Number?

且由于在编程过程中的顺序不可控性,导致在必要的时候必须要进行类型判断,且进行强制类型转换。

显然,这与泛型的理念矛盾,因此,在逻辑上Box不能视为Box的父类。

好,那我们回过头来继续看“类型通配符”中的第一个例子,我们知道其具体的错误提示的深层次原因了。

那么如何解决呢?

总部能再定义一个新的函数吧。

这和Java中的多态理念显然是违背的,因此,我们需要一个在逻辑上可以用来表示同时是Box和Box的父类的一个引用类型,由此,类型通配符应运而生。

类型通配符一般是使用?

代替具体的类型实参。

注意了,此处是类型实参,而不是类型形参!

且Box

packageCoreJava.day_5;

/**

*@author李智

*@date2016/12/15

*/

publicclassGenericTest_7{

publicstaticvoidmain(String[]args){

Boxname=newBox("core");

Boxage=newBox(712);

Boxnumber=newBox(314);

getData(name);

getData(age);

getData(number);

}

publicstaticvoidgetData(Box

>data){

System.out.println("data:

"+data.getData());

}

}

有时候,我们还可能听到类型通配符上限和类型通配符下限。

具体有是怎么样的呢?

在上面的例子中,如果需要定义一个功能类似于getData()的方法,但对类型实参又有进一步的限制:

只能是Number类及其子类。

此时,需要用到类型通配符上限。

packageCoreJava.day_5;

/**

*@author李智

*@date2016/12/15

*/

publicclassGenericTest_8{

publicstaticvoidmain(String[]args){

Boxname=newBox("core");

Boxage=newBox(712);

Boxnumber=newBox(314);

getData(name);

getData(age);

getData(number);

//getUpperNumberData(name);//1

getUpperNumberData(age);//2

getUpperNumberData(number);//3

}

publicstaticvoidgetData(Box

>data){

System.out.println("data:

"+data.getData());

}

publicstaticvoidgetUpperNumberData(Box

extendsNumber>data){

System.out.println("data:

"+data.getData());

}

}

此时,显然,在代码//1处调用将出现错误提示,而//2//3处调用正常。

类型通配符上限通过形如Box

extendsNumber>形式定义,相对应的,类型通配符下限为Box

superNumber>形式,其含义与类型通配符上限正好相反,在此不作过多阐述了。

五.话外篇

本文中的例子主要是为了阐述泛型中的一些思想而简单举出的,并不一定有着实际的可用性。

另外,一提到泛型,相信大家用到最多的就是在集合中,其实,在实际的编程过程中,自己可以使用泛型去简化开发,且能很好的保证代码质量。

并且还要注意的一点是,Java中没有所谓的泛型数组一说。

对于泛型,最主要的还是需要理解其背后的思想和目的。

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