半小時(shí)通透Java的泛型
Java 泛型
前言
編程不能停止，每天發(fā)一篇~
不要捉急往后學(xué)，前面基礎(chǔ)打的越牢固后面進(jìn)階越好進(jìn)階
基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖
學(xué)習(xí)目標(biāo)
什么是泛型
為什么需要泛型
如何使用泛型
如何自定義泛型
類(lèi)型通配符等知識(shí)
1. 什么是泛型
泛型不只是 Java 語(yǔ)言所特有的特性，泛型是程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的一種特性。
允許程序員在強(qiáng)類(lèi)型的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中編寫(xiě)代碼時(shí)定義一些可變部分，那些部分在使用前必須做出聲明。
Java 中的集合類(lèi)是支持泛型的，它在代碼中是這個(gè)樣子的
代碼中的<Integer>就是泛型，我們把類(lèi)型像參數(shù)一樣傳遞，尖括號(hào)中間就是數(shù)據(jù)類(lèi)型，我們可以稱(chēng)之為實(shí)際類(lèi)型參數(shù)，這里實(shí)際類(lèi)型參數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型只能為引用數(shù)據(jù)類(lèi)型。
那么為什么需要泛型呢？
2. 為什么需要泛型
我們?cè)谑褂?code>ArrayList實(shí)現(xiàn)類(lèi)的時(shí)候，如果沒(méi)有指定泛型，IDEA會(huì)給出警告，代碼似乎也是可以順利運(yùn)行的。請(qǐng)看如下實(shí)例：
import java.util.ArrayList;
public class testDemo1 {
public static void main(String[] args) {
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("Hello");
String str1 = (String) arrayList.get(0);
System.out.println("str=" + str1);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
str1=Hello
雖然運(yùn)行時(shí)沒(méi)有發(fā)生任何異常，但這樣做有兩個(gè)缺點(diǎn)：
- 需要強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換： 由于
ArrayList內(nèi)部就是一個(gè)Object[]數(shù)組，在get()元素的時(shí)候，返回的是Object類(lèi)型，所以在ArrayList外獲取該對(duì)象，需要強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換。其它的Collection、Map如果不使用泛型，也存在這個(gè)問(wèn)題； - 可向集合中添加任意類(lèi)型的對(duì)象，存在類(lèi)型不安全風(fēng)險(xiǎn)。例如如下代碼中，我們向列表中既添加了
Integer類(lèi)型，又添加了String類(lèi)型：
package com.caq.oop.demo08;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//實(shí)例化一個(gè)空列表
List arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add(123);
arrayList.add("sad");
String str = (String) arrayList.get(0);
}
}
Exception in thread “main” java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
at com.caq.oop.demo08.Test.main(Test.java:12)
由于我們的“疏忽”，列表第 1 個(gè)元素實(shí)際上是整型，但被我們強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為字符串類(lèi)型，這是行不通的，因此會(huì)拋出ClassCastException異常。
使用泛型可以解決這些問(wèn)題。泛型有如下優(yōu)點(diǎn)：
- 可以減少類(lèi)型轉(zhuǎn)換的次數(shù)，代碼更加簡(jiǎn)潔；
- 程序更加健壯：只要編譯期沒(méi)有警告，運(yùn)行期就不會(huì)拋出
ClassCastException異常； - 提高了代碼的可讀性：編寫(xiě)集合的時(shí)候，就限定了集合中能存放的類(lèi)型。
3. 如何使用泛型
3.1 泛型使用
在代碼中，這樣使用泛型：
List<String> list = new ArrayList<String>();
// Java 7 及以后的版本中，構(gòu)造方法中可以省略泛型類(lèi)型：
List<String> list = new ArrayList<>();
外幣巴伯
要注意的是，變量聲明的類(lèi)型必須與傳遞給實(shí)際對(duì)象的類(lèi)型保持一致，下面是錯(cuò)誤的例子：
List<Object> list = new ArrayList<String>(); List<Number> numbers = new ArrayList(Integer);
3.2 自定義泛型類(lèi)
3.2.1 Java 源碼中泛型的定義
在自定義泛型類(lèi)之前，我們來(lái)看下java.util.ArrayList是如何定義的：
類(lèi)名后面的<E>就是泛型的定義，E不是 Java 中的一個(gè)具體的類(lèi)型，它是 Java 泛型的通配符（注意是大寫(xiě)的，實(shí)際上就是Element的含義），可將其理解為一個(gè)占位符，將其定義在類(lèi)上，使用時(shí)才確定類(lèi)型。
此處的命名不受限制，但最好有一定含義，例如java.lang.HashMap的泛型定義為HashMap<K,V>，K表示Key，V表示Value。
3.2.2 自定義泛型類(lèi)實(shí)例1
下面我們來(lái)自定義一個(gè)泛型類(lèi)，自定義泛型按照約定俗成可以叫<T>，具有Type的含義，實(shí)例如下：
實(shí)例演示
package com.caq.List;
public class Generic01<T> {
private T abc;//定義在類(lèi)上的泛型，在類(lèi)內(nèi)部可以使用
public T getAbc() {
return abc;
}
public void setAbc(T abc) {
this.abc = abc;
}
public static void main(String[] args) {
//實(shí)例化對(duì)象，指定元素類(lèi)型為整型
Generic01<Integer> integerGeneric01 = new Generic01<>();
//調(diào)用方法
integerGeneric01.setAbc(100);
System.out.println("integerGeneric01="+ integerGeneric01.getAbc());
//實(shí)例化對(duì)象，指定元素類(lèi)型為長(zhǎng)類(lèi)型
Generic01<Long> longGeneric01 = new Generic01<>();
longGeneric01.setAbc(200L);
System.out.println("longGeneric01="+ longGeneric01.getAbc());
// 實(shí)例化對(duì)象，指定元素類(lèi)型為雙精度浮點(diǎn)型
Generic01<Double> doubleGeneric01 = new Generic01<>();
doubleGeneric01.setAbc(300.0);
System.out.println("doubleGeneric01="+ doubleGeneric01.getAbc());
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
integerGeneric01=100
longGeneric01=200
doubleGeneric01=300.0
我們?cè)陬?lèi)的定義處也定義了泛型：Generic01<T>；在類(lèi)內(nèi)部定義了一個(gè)T類(lèi)型的abc變量，并且為其添加了setter和getter方法。
解釋?zhuān)簩?duì)于泛型類(lèi)的使用也很簡(jiǎn)單，在主方法中，創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候指定T的類(lèi)型分別為Integer、Long、Double，類(lèi)就可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的類(lèi)型了。
3.2.3 自定義泛型類(lèi)實(shí)例2
上面我們知道了如何定義含有單個(gè)泛型的類(lèi)，那么對(duì)于含有多個(gè)泛型的類(lèi)，如何定義呢？
我們可以看一下HashMap類(lèi)是如何定義的。如下是 Java 源碼的截圖：
參照HashMap<K,V>類(lèi)的定義，下面我們來(lái)看看如何定義含有兩個(gè)泛型的類(lèi)
package com.caq.List;
public class Generic02<K, V> {//這次是定義兩個(gè)泛型在類(lèi)上
//定義類(lèi)型為K的key屬型
private K key;
//定義類(lèi)型為V的value屬型
private V value;
//封裝里的知識(shí)，通過(guò)Getter和Setter方法來(lái)設(shè)置和獲取私有屬型的值
public K getKey() {
return key;
}
public void setKey(K key) {
this.key = key;
}
public V getValue() {
return value;
}
public void setValue(V value) {
this.value = value;
}
public static void main(String[] args) {
//實(shí)例化對(duì)象，分別指定類(lèi)型為整型，長(zhǎng)整型
Generic02<Integer, Long> integerLongGeneric02 = new Generic02<>();
//實(shí)例化對(duì)象，分別指定類(lèi)型為浮點(diǎn)型、字符串類(lèi)型
Generic02<Float, String> floatStringGeneric02 = new Generic02<>();
integerLongGeneric02.setKey(100);
integerLongGeneric02.setValue(200L);
System.out.println("key=" + integerLongGeneric02.getKey());
System.out.println("value=" + integerLongGeneric02.getValue());
floatStringGeneric02.setKey(0.9f);
floatStringGeneric02.setValue("巴啦啦能量");
System.out.println("key=" + floatStringGeneric02.getKey());
System.out.println("value=" + floatStringGeneric02.getValue());
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
key=100value=200key=0.9value=巴啦啦能量
3.3 自定義泛型方法
前面我們知道了如何定義泛型類(lèi)，在類(lèi)上定義的泛型，在方法中也可以使用。下面我們來(lái)看一下如何自定義泛型方法。
泛型方法不一定寫(xiě)在泛型類(lèi)當(dāng)中。當(dāng)類(lèi)的調(diào)用者總是關(guān)心類(lèi)中的某個(gè)泛型方法，不關(guān)心其他屬性，這個(gè)時(shí)候就沒(méi)必要再整個(gè)類(lèi)上定義泛型了。
直接在方法上設(shè)置泛型(generic）
package com.caq.List;public class Generic03 { public <T> void test(T t){ System.out.println(t); } public static void main(String[] args) { Generic03 generic03 = new Generic03(); generic03.test("Monkey"); generic03.test(1); generic03.test(1.00000); generic03.test(1L); }}
運(yùn)行結(jié)果：
Monkey11.01
實(shí)例中，使用<T>來(lái)定義test方法的泛型，它接收一個(gè)泛型的參數(shù)變量并在方法體打??；調(diào)用泛型方法也很簡(jiǎn)單，在主方法中實(shí)例化對(duì)象，調(diào)用對(duì)象下的泛型方法，可傳入不同類(lèi)型的參數(shù)。
4. 泛型類(lèi)的子類(lèi)
泛型類(lèi)也是一個(gè) Java 類(lèi)，它也具有繼承的特性。
泛型類(lèi)的繼承可分為兩種情況：
- 子類(lèi)明確泛型類(lèi)的類(lèi)型參數(shù)變量；
- 子類(lèi)不明確泛型類(lèi)的類(lèi)型參數(shù)變量。
4.1 明確類(lèi)型參數(shù)變量
例如，有一個(gè)泛型接口：
package com.caq.List;public interface GenericInterface01<T> { default void show(T t) { }}
泛型接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)如下：
package com.caq.List;public class GenericInterfaceImple implements GenericInterface01<String> { @Override public void show(String s) { System.out.println(s); }}
子類(lèi)實(shí)現(xiàn)明確了泛型的參數(shù)變量為String類(lèi)型。因此方法show()的重寫(xiě)也將T替換為了String類(lèi)型。
4.2 不明確類(lèi)型參數(shù)變量
當(dāng)實(shí)現(xiàn)類(lèi)不確定泛型類(lèi)的參數(shù)變量時(shí)，實(shí)現(xiàn)類(lèi)需要定義類(lèi)型參數(shù)變量，調(diào)用者使用子類(lèi)時(shí)，也需要傳遞類(lèi)型參數(shù)變量。
如下是GenericInterface接口的另一個(gè)實(shí)現(xiàn)類(lèi)：
package com.caq.List;
public class GenericInterfaceImple<T> implements GenericInterface01<T> {
@Override
public void show(T t) {
System.out.println(t);
}
}
在主方法中調(diào)用實(shí)現(xiàn)類(lèi)的show()方法：
package com.caq.List;
public class GenericInterfaceImple<T> implements GenericInterface01<T> {
@Override
public void show(T t) {
System.out.println(t);
}
public static void main(String[] args) {
GenericInterfaceImple<Integer> integerGenericInterfaceImple = new GenericInterfaceImple<>();
integerGenericInterfaceImple.show(100);
}
}
100
5. 類(lèi)型通配符
我們先來(lái)看一個(gè)泛型作為方法參數(shù)的實(shí)例：
package com.caq.List;
/**
* 遍歷并打印集合中的每一個(gè)元素
* 遍歷是二叉樹(shù)上最重要的運(yùn)算之一，是二叉樹(shù)上進(jìn)行其它運(yùn)算之基礎(chǔ)。 樹(shù)的遍歷是樹(shù)的一種重要的運(yùn)算。
* 所謂遍歷是指對(duì)樹(shù)中所有結(jié)點(diǎn)的信息的訪問(wèn)，即依次對(duì)樹(shù)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)訪問(wèn)一次且僅訪問(wèn)一次。
* @param list 要接收的集合
*/
public class Generic04 {
public void printListElement(List<object> list){
for (Object o :
list) {
System.out.println(o);
}
}
}
觀察上面的代碼，參數(shù)list的限定的泛型類(lèi)型為Object， 也就是說(shuō)，這個(gè)方法只能接收元素為Object類(lèi)型的集合，如果我們想傳遞其他元素類(lèi)型的集合，是行不通的。例如，如果傳遞裝載Integer元素的集合，程序在編譯階段就會(huì)報(bào)錯(cuò)：
Tips： 泛型中的List<Object>并不是List<Integer>的父類(lèi)，它們不滿(mǎn)足繼承關(guān)系。
5.1 無(wú)限定通配符
想要解決這個(gè)問(wèn)題，使用類(lèi)型通配符即可，修改方法參數(shù)處的代碼，將<>中間的Object改為?即可：
public void printListElement(List<?> list){
此處的?就是類(lèi)型通配符，表示可以匹配任意類(lèi)型，因此調(diào)用方可以傳遞任意泛型類(lèi)型的列表。
實(shí)例演示
package com.caq.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Generic04 {
//List<?>可以理解為列表的類(lèi)型，可以是整數(shù)型列表，也可以是字符串類(lèi)型列表，list代表的是遍歷的元素代表
public void printListElement(List<?> list){
for (Object o : list) {
System.out.println(o);
}
}
public static void main(String[] args) {
//實(shí)例化一個(gè)整型列表
List<Integer> interger = new ArrayList<>();
//加元素
interger.add(1);
interger.add(2);
interger.add(2222);
//實(shí)例化對(duì)象
Generic04 generic04 = new Generic04();
generic04.printListElement(interger);
//實(shí)例化一個(gè)字符串類(lèi)型列表
ArrayList<String> strings = new ArrayList<>();
strings.add("element1");
strings.add("element2");
strings.add("element3");
generic04.printListElement(strings);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
1
2
2222
element1
element2
element3
5.2 extends 通配符
extends通配符用來(lái)限定泛型的上限。什么意思呢？依舊以上面的實(shí)例為例，我們來(lái)看一個(gè)新的需求，我們希望方法接收的List 集合限定在數(shù)值類(lèi)型內(nèi)（float、integer、double、byte 等），不希望其他類(lèi)型可以傳入（比如字符串）。此時(shí)，可以改寫(xiě)上面的方法定義，設(shè)定上界通配符：
public void printListElement(List<? extends Number> list) {
這樣的寫(xiě)法的含義為：List集合裝載的元素只能是Number自身或其子類(lèi)（Number類(lèi)型是所有數(shù)值類(lèi)型的父類(lèi)），完整實(shí)例如下：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Generic04 {
public void printListElement(List<? extends Number> list) {
for (Object o : list) {
System.out.println(o);
}
}
public static void main(String[] args) {
// 實(shí)例化一個(gè)整型的列表
List<Integer> integers = new ArrayList<>();
// 添加元素
integers.add(1);
integers.add(2);
integers.add(3);
GenericDemo4 generic04 = new Generic04();
// 調(diào)用printListElement()方法
generic04.printListElement(integers);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
1
2
3
5.3 super 通配符
既然已經(jīng)了解了如何設(shè)定通配符上界，也就不難理解通配符的下界了，可以限定傳遞的參數(shù)只能是某個(gè)類(lèi)型的父類(lèi)。
語(yǔ)法如下：
<? super Type>
6. 小結(jié)
- 使用泛型可以避免強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換，也可以避免運(yùn)行期就拋出的
ClassCastException異常 - 在使用泛型時(shí)，要注意變量聲明的泛型類(lèi)型要匹配傳遞給實(shí)際對(duì)象的類(lèi)型， Java 7 及以后的版本中，構(gòu)造方法中可以省略泛型類(lèi)型，推薦直接省略
- 如何自定義泛型類(lèi)和泛型方法，在實(shí)際的開(kāi)發(fā)中，我們想要編寫(xiě)比較通用的代碼就避免不了使用泛型，慢慢體會(huì)星弟們~~~
- 另外，泛型也是可以繼承的
- 類(lèi)型通配符的概念和使用場(chǎng)景
到此這篇關(guān)于半小時(shí)通透Java的泛型的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java泛型內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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