Java泛型

Posted 2020-09-12 Steven

一、泛型概念

      泛型是JavaSE1.5的新特效，泛型的本职是参数化类型，就是说所操作的数据类型被指定为一个参数，这种参数可以用在类、接口和方法中创建，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。引用泛型的好处是安全简单。

     泛型机制将类型转换时的类型检查从运行时提前到了编译时，使用泛型编写的代码比使用object时强制类型转换的机制具有更好的可读性和安全性。

二、为何引入泛型

     JDK5以前，对象保存到集合中，取出需进行类型的强制转换，这样不可避免就会引发程序的一些安全性问题，例如：

     

     出现上面错误是因为list默认的类型为Object类型，在之后的循环中，由于之前在list中也加入了Integer类型的值或其他编码原因。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。

     使用泛型

      

  编译器会在编译时报错,集合内只能存储java.lang.String类型的实例

三、泛型作用

      泛型是提供给javac编译器使用的，它用于限定集合的输入类型，让编译器在源代码级别上，即挡住向集合中插入非法数据。但编译器编译完带有泛形的java程序后，生成的class文件中将不再带有泛形信息，以此使程序运行效率不受到影响，这个过程称之为“擦除”。例如:

     

使用泛型时需要注意的问题：

   1.参数化类型不考虑类型参数继承关系:

       List<String> list = new ArrayList<Object>();   //error

       List<Object> list = new ArrayList<String>();  //error

  2.使用泛形时，泛形类型须为引用类型，不能是基本数据类型

  3.在创建数组实例时,数组元素不能是参数化类型

 四、泛型的通配符扩展应用

  4.1 通配符

   问题:定义一个方法，接收一个任意集合，并打印出集合中的所有元素，如下所示：

   

l.由于print方法c参数的类型为Collection<?>是一种不确定的类型，因此在方法体内不能调用与类型相关的方法，例如add()方法。
2.总结：使用?通配符主要用于引用对象，使用了?通配符，就只能调对象与类型无关的方法，不能调用对象与类型有关的方法

 4.2 限制的通配符

a. 限定通配符的上边界：（?必须是Number的子类）

b.限定通配符的下边界 : （？必须是Integer的父类）

 4.3 自定义泛型方法

    泛型方法定义规则:

    Java程序中的普通方法、构造方法和静态方法中都可以使用泛型。方法使用泛形前，必须对泛形进行声明，语法：<T>，T可以是任意字母，但通常必须要大写。<T>通常需放在方法的返回值声明之前。

    泛型方法定义：

public static <T> T marshalle(T arg){}

  泛型方法定义注意问题:

    1.只有对象类型才能作为泛型方法的实际参数

    2.在泛型中可以同时有多个类型

五.自定义泛型类

如果一个类多处都要用到同一个泛型，这时可以把泛形定义在类上（即类级别的泛型）
语法格式如下：

加上限定符，就可以访问限定类型的方法，类型更明确

注：我们知道final类不可继承，在继承机制上class SomeString extends String是错误的，但泛型限定符使用时是可以的：<T extends String>，只是会给一个警告。

后面的通配符限定有一个super关键字，这里没有。

六、泛型擦除

泛型只在编译阶段有效，编译后类型被擦除了，也就是说jvm中没有泛型对象，只有普通对象。所以完全可以把代码编译为jdk1.0可以运行的字节码。

擦除的方式：

  1.定义部分，即尖括号中间的部分直接擦除

public class GenericClass<T extends Comparable>{}
   擦除后：
public class GenericClass{}

2.引用部分如：
 public T field1;
   其中的T被替换成对应的限定类型，擦除后：
 public Comparable field1;

3.如果没有限定类型：
 public class GenericClass<T>{ 
   public T field1;
 }
那么的替换为object,即:
public class GenericClass{ 
   public Object field1; 
}

4.有多个限定符的，替换为第一个限定类型名。如果引用了第二个限定符的类对象，编译器会在必要的时候进行强制类型转换
public class GenericClass<T extends Comparable & Serializable>{
   public T field1;
}
   类擦除后变为：
public class GenericClass{ 
  public Comparable field1; 
}

而表达式返回值返回时，泛型的编译器自动插入强制类型转换。

七、泛型的约束和限制

  不能使用8个基本类型实例化类型参数

  原因在于类型擦除，Object不能存储基本类型：byte,char,short,int,long,float,double，boolean

  从包装类角度来看三个： Number(byte,short,int,long,float,double),char,boolean

类型检查不可使用泛型:
if(aaa instanceof Pair<String>){}//error
Pair<String> p = (Pair<String>) a;//warn
Pair<String> p; 
Pair<Integer> i; 
i.getClass()==p.getClass();//true

不能创建泛型对象数组
GenericMethod<User>[] o=null;//ok 
o=new GenericMethod<User>[10];//error
可以定义泛型类对象的数组变量，不能创建及初始化。
注，可以创建通配类型数组，然后进行强制类型转换。不过这是类型不安全的。
o=(GenericMethod<User>[]) new GenericMethod<?>[10];
不可以创建的原因是：因为类型擦除的原因无法在为元素赋值时类型检查，因此jdk强制不允许。
有一个特例是方法的可变参数，虽然本质上是数组，却可以使用泛型。
安全的方法是使用List。

注：

1. 泛型类中，<T>称为类型变量,实际上就相当于在类中隐形的定义了一个不可见的成员变量：`private T t;`，这是对象级别的，对于泛型类型变量来说是在对象初始化时才知道其具体类型的。而在静态域中，不需要对象初始化就可以调用，这是矛盾的。

2. 静态的泛型方法，是在方法层面定义的，就是说在调用方法时，T所指的具体类型已经明确了。