《Java架构筑基》从Java基础讲起——泛型的使用

Posted 2020-11-23

一. 泛型的使用

1. 泛型类的概述及使用

• A:泛型类概述: 把泛型定义在类上
• B:定义格式: public class 类名<泛型类型1,…>
• C:注意事项: 泛型类型必须是引用类型

2. 泛型方法的概述和使用

• A:泛型方法概述: 把泛型定义在方法上
• B:定义格式: public <泛型类型> 返回类型 方法名(泛型类型 变量名)

public <T> void show(T t) {

}

所谓泛型方法，就是在声明方法时定义一个或多个类型形参。 泛型方法的用法格式如下：

修饰符<T, S> 返回值类型 方法名（形参列表）｛
   方法体
｝

注意要点：

• 方法声明中定义的形参只能在该方法里使用，而接口、类声明中定义的类型形参则可以在整个接口、类中使用。当调用fun()方法时，根据传入的实际对象，编译器就会判断出类型形参T所代表的实际类型。

class Demo{  
  public <T> T fun(T t){   // 可以接收任意类型的数据  
   return t ;     // 直接把参数返回  
  }  
};  
public class GenericsDemo26{  
  public static void main(String args[]){  
    Demo d = new Demo() ; // 实例化Demo对象  
    String str = d.fun("汤姆") ; // 传递字符串  
    int i = d.fun(30) ;  // 传递数字，自动装箱  
    System.out.println(str) ; // 输出内容  
    System.out.println(i) ;  // 输出内容  
  }  
};

3. 泛型接口的概述和使用

先来看一个案例

• A:泛型接口概述: 把泛型定义在接口上
• B:定义格式: public interface 接口名<泛型类型>

/**
 * 泛型接口的定义格式:        修饰符  interface 接口名<数据类型> {}
 */
public interface Inter<T> {
    public abstract void show(T t) ;
}

/**
 * 子类是泛型类
 */
public class InterImpl<E> implements Inter<E> {
    @Override
    public void show(E t) {
        System.out.println(t);
    }
}

Inter<String> inter = new InterImpl<String>() ;
inter.show("hello") ;

然后看看源码中泛型的使用，下面是JDK 1.5 以后，List接口，以及ArrayList类的代码片段。

//定义接口时指定了一个类型形参，该形参名为E
public interface List<E> extends Collection<E> {
   //在该接口里，E可以作为类型使用
   public E get(int index) {}
   public void add(E e) {} 
}

//定义类时指定了一个类型形参，该形参名为E
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E> {
   //在该类里，E可以作为类型使用
   public void set(E e) {
   .......................
   }
}

这就是泛型的实质：允许在定义接口、类时声明类型形参，类型形参在整个接口、类体内可当成类型使用，几乎所有可使用普通类型的地方都可以使用这种类型形参。

泛型类派生子类

• 当创建了带泛型声明的接口、父类之后，可以为该接口创建实现类，或者从该父类派生子类，需要注意：使用这些接口、父类派生子类时不能再包含类型形参，需要传入具体的类型。
• 错误的方式：

public class A extends Container<K, V>{}

• 正确的方式：

public class A extends Container<Integer, String>{}

• 也可以不指定具体的类型，此时系统会把K,V形参当成Object类型处理。如下：

public class A extends Container{}

4. 泛型类的概述和使用

定义一个容器类，存放键值对key-value，键值对的类型不确定，可以使用泛型来定义，分别指定为K和V。

public class Container<K, V> {

    private K key;
    private V value;

    public Container(K k, V v) {
        key = k;
        value = v;
    }

    public K getkey() {
        return key;
    }

    public V getValue() {
        return value;
    }

    public void setKey() {
        this.key = key;
    }

    public void setValue() {
        this.value = value;
    }

}

在使用Container类时，只需要指定K，V的具体类型即可，从而创建出逻辑上不同的Container实例，用来存放不同的数据类型。

public static void main(String[] args) {
    Container<String,String>  c1=new Container<String ,String>("name","hello");
    Container<String,Integer> c2=new Container<String,Integer>("age",22);
    Container<Double,Double>  c3=new Container<Double,Double>(1.1,1.3);
    System.out.println(c1.getKey() + " : " + c1.getValue());      
    System.out.println(c2.getKey() + " : " + c2.getValue());                                                               
    System.out.println(c3.getKey() + " : " + c3.getValue());
}

在JDK 1.7 增加了泛型的“菱形”语法：Java允许在构造器后不需要带完成的泛型信息，只要给出一对尖括号（<>）即可，Java可以推断尖括号里应该是什么泛型信息。 如下所示：

Container<String,String> c1=new Container<>("name","hello");
Container<String,Integer> c2=new Container<>("age",22);

5. 泛型构造器的概述

• 正如泛型方法允许在方法签名中声明类型形参一样，Java也允许在构造器签名中声明类型形参，这样就产生了所谓的泛型构造器。
• 和使用普通泛型方法一样没区别，一种是显式指定泛型参数，另一种是隐式推断，如果是显式指定则以显式指定的类型参数为准，如果传入的参数的类型和指定的类型实参不符，将会编译报错。

  public class Person {
  public <T> Person(T t) {
      System.out.println(t);
  }
  }

• 如何使用

  public static void main(String[] args){
  //隐式
  new Person(22);
  //显示
  new<String> Person("hello");
  }

这里唯一需要特殊注明的就是：

如果构造器是泛型构造器，同时该类也是一个泛型类的情况下应该如何使用泛型构造器：因为泛型构造器可以显式指定自己的类型参数（需要用到菱形，放在构造器之前），而泛型类自己的类型实参也需要指定（菱形放在构造器之后），这就同时出现了两个菱形了，这就会有一些小问题，具体用法再这里总结一下。

以下面这个例子为代表

public class Person<E> {
    public <T> Person(T t) {
        System.out.println(t);
    }
}

这种用法：Person<String> a = new <Integer>Person<>(15);这种语法不允许，会直接编译报错！

二. 泛型高级之通配符

1. 为什么要使用通配符

通配符的设计存在一定的场景，例如在使用泛型后，首先声明了一个Animal的类，而后声明了一个继承Animal类的Cat类，显然Cat类是Animal类的子类，但是List却不是List的子类型，而在程序中往往需要表达这样的逻辑关系。为了解决这种类似的场景，在泛型的参数类型的基础上新增了通配符的用法。

2. <? extends T> 上界通配符

上界通配符顾名思义，<? extends T>表示的是类型的上界【包含自身】，因此通配的参数化类型可能是T或T的子类。

• 正因为无法确定具体的类型是什么，add方法受限（可以添加null，因为null表示任何类型），但可以从列表中获取元素后赋值给父类型。如上图中的第一个例子，第三个add()操作会受限，原因在于List和List是List<? extends Animal>的子类型。

它表示集合中的所有元素都是Animal类型或者其子类
List<? extends Animal>

这就是所谓的上限通配符，使用关键字extends来实现，实例化时，指定类型实参只能是extends后类型的子类或其本身。

• 例如：
• 这样就确定集合中元素的类型，虽然不确定具体的类型，但最起码知道其父类。然后进行其他操作。

//Cat是其子类
List<? extends Animal> list = new ArrayList<Cat>();

3. <? super T> 下界通配符

下界通配符<? super T>表示的是参数化类型是T的超类型（包含自身），层层至上，直至Object

• 编译器无从判断get()返回的对象的类型是什么，因此get()方法受限。但是可以进行add()方法，add()方法可以添加T类型和T类型的子类型，如第二个例子中首先添加了一个Cat类型对象，然后添加了两个Cat子类类型的对象，这种方法是可行的，但是如果添加一个Animal类型的对象，显然将继承的关系弄反了，是不可行的。

它表示集合中的所有元素都是Cat类型或者其父类
List <? super Cat>

这就是所谓的下限通配符，使用关键字super来实现，实例化时，指定类型实参只能是extends后类型的子类或其本身。

例如：

//Shape是其父类
List<? super Cat> list = new ArrayList<Animal>();

4. <?> ***通配符

• 任意类型，如果没有明确，那么就是Object以及任意的Java类了
• ***通配符用<?>表示，?代表了任何的一种类型，能代表任何一种类型的只有null（Object本身也算是一种类型，但却不能代表任何一种类型，所以List和List的含义是不同的，前者类型是Object，也就是继承树的最上层，而后者的类型完全是未知的）。

三. 泛型只能使用引用类型

当声明泛型类的实例时，传递的类型参数必须是引用类型，不能使用基本类型

• 例如，对于 User 泛型类来说，以下声明是非法的

  User<int,double> user=new User<>(1,10,0);

如何解决

• 可以使用类型的包装类来解决该问题