Java入门 - 高级教程 - 03.泛型

Posted 2021-03-06

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泛型

序号	文内章节	视频
1	概述	-
2	泛型方法	-
3	泛型类	-
4	类型通配符	-

请参照如上章节导航进行阅读

1.概述

Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。
泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

假定我们有这样一个需求：写一个排序方法，能够对整型数组、字符串数组甚至其他任何类型的数组进行排序，该如何实现？
答案是可以使用 Java 泛型。
使用 Java 泛型的概念，我们可以写一个泛型方法来对一个对象数组排序。然后，调用该泛型方法来对整型数组、浮点数数组、字符串数组等进行排序。

2.泛型方法

你可以写一个泛型方法，该方法在调用时可以接收不同类型的参数。根据传递给泛型方法的参数类型，编译器适当地处理每一个方法调用。

下面是定义泛型方法的规则：

• 所有泛型方法声明都有一个类型参数声明部分（由尖括号分隔），该类型参数声明部分在方法返回类型之前（在下面例子中的 <E>）
• 每一个类型参数声明部分包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符
• 类型参数能被用来声明返回值类型，并且能作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符
• 泛型方法体的声明和其他方法一样。注意类型参数只能代表引用型类型，不能是原始类型（像 int,double,char 的等）

实例

下面的例子演示了如何使用泛型方法打印不同字符串的元素：

public class GenericMethodTest
{
   // 泛型方法 printArray                         
   public static <E> void printArray( E[] inputArray )
   {
      // 输出数组元素            
         for ( E element : inputArray ){        
            System.out.printf( "%s ", element );
         }
         System.out.println();
    }

    public static void main( String[] args )
    {
        // 创建不同类型数组： Integer, Double 和 Character
        Integer[] intArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Double[] doubleArray = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4 };
        Character[] charArray = { ‘H‘, ‘E‘, ‘L‘, ‘L‘, ‘O‘ };

        System.out.println( "整型数组元素为:" );
        printArray( intArray  ); // 传递一个整型数组

        System.out.println( "
双精度型数组元素为:" );
        printArray( doubleArray ); // 传递一个双精度型数组

        System.out.println( "
字符型数组元素为:" );
        printArray( charArray ); // 传递一个字符型数组
    } 
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

整型数组元素为:
1 2 3 4 5 

双精度型数组元素为:
1.1 2.2 3.3 4.4 

字符型数组元素为:
H E L L O 

有界的类型参数:

可能有时候，你会想限制那些被允许传递到一个类型参数的类型种类范围。例如，一个操作数字的方法可能只希望接受 Number 或者 Number 子类的实例。这就是有界类型参数的目的。

要声明一个有界的类型参数，首先列出类型参数的名称，后跟 extends 关键字，最后紧跟它的上界。

实例

下面的例子演示了 "extends" 如何使用在一般意义上的意思 "extends"（类）或者"implements"（接口）。该例子中的泛型方法返回三个可比较对象的最大值。

public class MaximumTest
{
   // 比较三个值并返回最大值
   public static <T extends Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z)
   {                     
      T max = x; // 假设x是初始最大值
      if ( y.compareTo( max ) > 0 ){
         max = y; //y 更大
      }
      if ( z.compareTo( max ) > 0 ){
         max = z; // 现在 z 更大           
      }
      return max; // 返回最大对象
   }
   public static void main( String[] args )
   {
      System.out.printf( "%d, %d 和 %d 中最大的数为 %d

",
                   3, 4, 5, maximum( 3, 4, 5 ) );

      System.out.printf( "%.1f, %.1f 和 %.1f 中最大的数为 %.1f

",
                   6.6, 8.8, 7.7, maximum( 6.6, 8.8, 7.7 ) );

      System.out.printf( "%s, %s 和 %s 中最大的数为 %s
","pear",
         "apple", "orange", maximum( "pear", "apple", "orange" ) );
   }
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

3, 4 和 5 中最大的数为 5

6.6, 8.8 和 7.7 中最大的数为 8.8

pear, apple 和 orange 中最大的数为 pear

3.泛型类

泛型类的声明和非泛型类的声明类似，除了在类名后面添加了类型参数声明部分。

和泛型方法一样，泛型类的类型参数声明部分也包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。因为他们接受一个或多个参数，这些类被称为参数化的类或参数化的类型。

实例

如下实例演示了我们如何定义一个泛型类:

public class Box<T> {

  private T t;

  public void add(T t) {
    this.t = t;
  }

  public T get() {
    return t;
  }

  public static void main(String[] args) {
    Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
    Box<String> stringBox = new Box<String>();

    integerBox.add(new Integer(10));
    stringBox.add(new String("光束云智"));

    System.out.printf("整型值为 :%d

", integerBox.get());
    System.out.printf("字符串为 :%s
", stringBox.get());
  }
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

整型值为 :10

字符串为 :光束云智

4.类型通配符

1).类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型参数。例如 List<?> 在逻辑上是 Lis<String>, List<Integer> 等所有 List<具体类型实参> 的父类。

import java.util.*;

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> name = new ArrayList<String>();
        List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
        List<Number> number = new ArrayList<Number>();

        name.add("icon");
        age.add(18);
        number.add(314);

        getData(name);
        getData(age);
        getData(number);

   }

   public static void getData(List<?> data) {
      System.out.println("data :" + data.get(0));
   }
}

输出结果为：

data :icon
data :18
data :314

解析： 因为 getData() 方法的参数是 List 类型的，所以 name，age，number 都可以作为这个方法的实参，这就是通配符的作用

2).类型通配符上限通过形如 List 来定义，如此定义就是通配符泛型值接受 Number 及其下层子类类型。

import java.util.*;

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> name = new ArrayList<String>();
        List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
        List<Number> number = new ArrayList<Number>();

        name.add("icon");
        age.add(18);
        number.add(314);

        //getUperNumber(name);//1
        getUperNumber(age);//2
        getUperNumber(number);//3

   }

   public static void getData(List<?> data) {
      System.out.println("data :" + data.get(0));
   }

   public static void getUperNumber(List<? extends Number> data) {
      System.out.println("data :" + data.get(0));
   }
}

输出结果：

data :18
data :314

解析： 在(//1)处会出现错误，因为 getUperNumber() 方法中的参数已经限定了参数泛型上限为 Number，所以泛型为 String 是不在这个范围之内，所以会报错

3).类型通配符下限通过形如 List<? super Number>来定义，表示类型只能接受 Number 及其三层父类类型，如 Object 类型的实例。

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