看完后让你成为武松，手把手教你打死Java中的纸老虎-泛型

Posted 2021-09-24 春风～十一载

泛型，其实算是Java当中比较难的语法了，很多人一开始都对其一知半解，也很害怕阅读带泛型的源码，虽然看起来语法很难，但当你理解后会觉得很简单，其实只是一个纸老虎罢了。下面，我将会用非常简单易懂的方式带你去理解它，相信你在认真看完后会有非常大的收获，从此不会再畏惧它！

Java之泛型

• 一. 泛型的定义
• 二. 为什么要用到泛型
• 三. 泛型的写法
• 四. 泛型的使用实例
• • 1. 求最大值
  • 2. 优化
• 五. 通配符
• • 1. 基本写法
  • 2. 上界
  • 3. 下界
• 六. 泛型的限制

一. 泛型的定义

这里大家可以不必去看网上的有些定义，因为相对于比较学术化，只需记住泛型可以在程序设计中指定某种类型，让程序的设计更加规范化即可

二. 为什么要用到泛型

了解到了泛型是什么后，那我们来讨论讨论为什么要用泛型这个语法，这个语法到底是干什么的？别急，下面，我先给大家举一个例子：

class Stack {
    public Object[] objects;
    public int top;

    public Stack() {
        this.objects =new Object[10];
    }

    public void push(Object obj) {
        objects[this.top++] = obj;
    }

    public Object get() {
        return objects[this.top-1];
    }
}

大家可以看看这是在干什么呢？这是我们自己写了一个栈，然后将栈里的数组类型设置成Object类型，这样的话这个栈里任意类型的数据都可以存放了（Object类是任何类的父类，不管插入什么类型的数据，都可以发生向上转型）

下面，我们来测试一下

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Stack stack=new Stack();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push("123");
        String str=(String)stack.get();
    }
}

可以看到，我们可以向自己写的栈里放入整形以及字符串等等任何类型的数据，但注意一下取出数据的时候要进行强制类型转换
以上这样写，可以向栈里存放任何类型的数据，比较通用，其优点也可以变成缺点，正因为太通用了，使代码的规范性降低，看起来比较凌乱，这时候，我们可以考虑使用泛型，这样可以在类中或者Java集合中存放特定的数据（使用Java集合时，一般都要用到泛型，而自定义的类型中可以使用泛型也可以不使用）

三. 泛型的写法

以自定义的类型为例，写法为在类名后面加上尖括号，里面写上一个字母（注意，此处写任何字母都可以，只起到一个标记这个类为泛型类的作用）

class Stack<T>

而在new对象时，以栈里只能存放整形为例，前面的尖括号必须写基本数据类型对应的包装类，而后面的尖括号可以不用写，示例如下：

Stack<Integer> stack = new Stack<>();

补一下Java中的基本数据类型与对应的包装类：
因此，我们前面写的自定义的栈可以写成以下形式（以存放整形为例）：

class Stack<T> {
    public T[] objects;
    public int top;

    public Stack() {
        this.objects = (T[])new Object[10];
    }

    public void push(T obj) {
        objects[this.top++] = obj;
    }

    public T get() {
        return objects[this.top-1];
    }
}
 Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        int ret = stack.get();
        System.out.println(ret);

特别注意此处：public Stack() { this.objects = (T[])new Object[10]; }
这里不能写成this.objects=new T[10];
原因：
1. 不能new泛型类型的数组
2. 也可理解为泛型是先检查后编译的，如果new泛型类型的数组的话，编译器检查时并不知道T是什么类型的，因此会报错。而编译的时候才会进行擦除机制，都会将其转换为Object类型
3. 正因为有这个擦除机制，这里才能进行数组整体强制类型转换（一般数组不能整体进行强制类型转换），因为泛型只是在编译的时候起作用，而实际运行时都会被擦除成Object类型，即实际运行时是没有泛型这个概念的，也即实际运行时类型都是一样的，所以T本质上是object类型的，所以此代码等价于不进行强制类型转换！！！
4.而直接指定泛型的代码（不是T） 比如：Stack<Integer>和Stack<Character>都是在运行时直接把尖括号里的类型擦掉了，可以看到直接打印的结果（并没有打印出类型）：

此处注意多理解理解

四. 泛型的使用实例

1. 求最大值

以上就是泛型的一个重要知识点了，但光看是不够的，还是得通过例子让大家有一个更为深入的理解，比如，如何写一个泛型类来求数组的最大值呢？
基本的框架大概是这样的：（没看懂的小可爱好好看看上面讲的内容哦）

class Algorithm<T extends Comparable<T>> {
    public T findMax(T[] array) {
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if(max < array[i]) {
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

但是此代码if(max < array[i])会报错，为什么呢？因为将来给T传的值一定是一个引用类型，引用类型不能直接比较大于或者小于的，是要用Comparable或Comparator接口里的方法比较的，因为泛型在编译的时候会被擦除成Object类型，但Object类本身并没有实现Comparable或Comparator接口，所以我们要控制其不要擦除到Object类，所以要给泛型指定一个边界

具体写法如下：

class Algorithm<T extends Comparable<T>> {
    public T findMax(T[] array) {
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            //max < array[i]
            if(max.compareTo(array[i]) < 0) {
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

class Algorithm<T extends Comparable<T>>

注意，extends叫做上界，此代码代表的意思为T这个泛型类会擦除到实现了Comparable接口的地方，换句话说，这个T类型一定是实现了Comparable接口的
同理：这个代码public class MyArrayList<E extends Number> { ... }代表E为Number的子类或Number本身
下面让我们来用一下：

 Algorithm<Integer> algorithm1 = new Algorithm<>();
        Integer[] integers = {1,2,13,4,5};
        Integer ret = algorithm1.findMax(integers);
        System.out.println(ret);

运行结果如下：

成功了！

2. 优化

经过上面的努力，我们已经写出了一个泛型类来求一个数组的最大值了，但是，上面的例子是一个整形数组，那么我们能不能在数组里存放别的类型去比较呢？答案是可以的，但是我们还得去new一个对象，例如：Algorithm<String> algorithm2 = new Algorithm<>();这样很麻烦。但是我们可以将求最大值的方法设置成静态的class Algorithm2 <T>,因为是静态的方法，不需要new对象，所以就没有在new对象时指定泛型的过程了，所以没必要给方法后加尖括号，但是去掉之后，代码又会被错：
我们可以这样修改：

class Algorithm2 {
    public static<T extends Comparable<T>> T findMax(T[] array) {
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if(max.compareTo(array[i]) < 0) {
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

此方法public static<T extends Comparable<T>> T findMax(T[] array){}叫做泛型方法

下面继续带大家来用一下：

public static void main(String[] args) {
        Integer[] integers = {1,2,13,4,5};
        //会根据形参的类型推导出整个泛型的类型参数
        Integer ret = Algorithm2.findMax(integers);
        System.out.println(ret);
        Integer ret2 = Algorithm2.<Integer>findMax(integers);
        System.out.println(ret2);
    }

注意，ret1写法和ret2写法是一样的，都可以
打印结果如下：

五. 通配符

1. 基本写法

通配符也是泛型的一种，下面我们来写一个泛型方法来打印集合中的元素

class Test {

    public static<T> void print(ArrayList<T> list) {

        for (T t : list) {
            System.out.println(t);
        }
    }

这个写法很简单，上文都讲过了，那么让我们来试着用一下吧：

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        Test.print(list);
    }

打印的结果如下：

除了以上这种写法，我们还可以将其改成通配符的写法，先给大家上代码：

//？代表通配符  擦除机制  Object
    public static void print2(ArrayList<?> list) {
        for (Object t : list) {
            System.out.println(t);
        }
    }
}

此处for (Object t : list)必须这样写，因为通配符也是有擦除机制的，会在编译器编程Object类型。

2. 上界

1. 语法：<? extends 上界>
2. 示例：

public static void printAll(MyArrayList<? extends Number> list) {
...
    } 

代表可以传入类型实参是 Number 子类的任意类型的 MyArrayList
所以以下调用都是正确的：

printAll(new MyArrayList<Integer>());
printAll(new MyArrayList<Double>());
printAll(new MyArrayList<Number>());

以下调用都是错误的：

printAll(new MyArrayList<String>());
printAll(new MyArrayList<Object>());

3. 下界

下界和上界的用法很类似

1. 语法：<? super 下界>
2. 示例：

public static void printAll(MyArrayList<? super Integer> list) {
...
}

代表可以传入类型实参是 Integer 父类的任意类型的 MyArrayList
所以以下调用是正确的：

printAll(new MyArrayList<Integer>());
printAll(new MyArrayList<Number>());
printAll(new MyArrayList<Object>());

以下调用是错误的：

printAll(new MyArrayList<String>());
printAll(new MyArrayList<Double>());

六. 泛型的限制

学习完后，我们应该注意泛型使用过程中以下一些限制：

1. 泛型类型参数不支持基本数据类型
2. 无法实例化泛型类型的对象
3. 无法使用泛型类型声明静态的属性
4. 无法使用 instanceof 判断带类型参数的泛型类型（因为被擦除机制擦除了）
5. 无法创建泛型类数组
6. 无法 create、catch、throw 一个泛型类异常（异常不支持泛型）
7. 泛型类型不是形参一部分，无法重载

好啦，本次泛型知识点的分享就先告一段落了，整理不易，但如果能帮到大家很开心了。也希望大家多理解理解，不论是刚开始学习还是复习，都值得仔细揣摩哦！一起加油吧！