快捷導(dǎo)航

詳細(xì)全面解析Java泛型

更新時間：2022年02月07日 10:21:29 作者：Faith_xzc

這篇文章主要介紹了詳細(xì)全面解析Java泛型,java泛型主要提高了Java 程序的類型安全，通過知道使用泛型定義的變量的類型限制，編譯器可以驗(yàn)證類型假設(shè)，消除源代碼中的許多強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換等多個有點(diǎn)，下面我們進(jìn)入文章了解更多的詳細(xì)內(nèi)容吧

1.概述

作為一個面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，Java可以通過實(shí)現(xiàn)一些類，作為我們各種需求的一個模板，方便我們的使用。但有時候，這個類的范圍可能比我們想要的范圍要大，我們只想限定于滿足類的某些對象，那這樣的情況下，泛型的概念就被提出來了（非官方解釋，方便理解）。

舉個例子：比如我們我們生活中的車，它可以作為一個類，但是車其實(shí)又有很多種，包括貨車，轎車，大巴車等等，而其中的轎車外觀差不多，但是又屬于不同的品牌，這些品牌有很多不一樣的地方，這里我們可以把轎車的品牌看作是泛型（類似于標(biāo)簽）

通過上面的解釋，泛型的概念就比較清晰了，就是一種“類型參數(shù)”，所謂類型參數(shù)可以理解為將類型由原來的具體的類型進(jìn)行參數(shù)化，類似于方法中的變量參數(shù)，此時類型也定義成參數(shù)形式（可以稱之為類型形參），然后在使用/調(diào)用時傳入具體的類型（類型實(shí)參）。

泛型的優(yōu)點(diǎn)，不僅僅是上面提到的，其還有下面的優(yōu)點(diǎn)：：

類型安全：提高Java 程序的類型安全（泛型的主要目標(biāo)）。
通過知道使用泛型定義的變量的類型限制，編譯器可以驗(yàn)證類型假設(shè)。
消除強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換：消除源代碼中的許多強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。
這使得代碼的可讀性更高了，并且還減少了錯誤
上面說到了泛型在類中的使用，其實(shí)泛型的使用遠(yuǎn)不止于此，其還可以在在接口、方法中使用。下面就對這些分別進(jìn)行介紹

2.泛型類

所謂泛型類就是把當(dāng)我們在聲明類時，類中的有些成員的類型并不是確定，然后我們可以把泛型定義在類上，當(dāng)使用該類的時候，再把不確定成員的類型明確下來。

語法格式：

【修飾符】 class 類名<類型變量列表>{
//類體
}

注： <類型變量列表>：可以是一個或多個類型變量，一般都是使用單個的大寫字母表示。例如：、<K,V>等。

<類型變量列表>中的類型變量不能用于靜態(tài)成員上。

泛型類的使用：

使用這種類似于參數(shù)化類型的類時，在創(chuàng)建類的對象時候，我們需要注意：

指定類型變量對應(yīng)的實(shí)際類型參數(shù)
實(shí)際類型參數(shù)必須是引用數(shù)據(jù)類型，不能是基本數(shù)據(jù)類型

注：指定泛型實(shí)參時，必須左右兩邊一致，不存在多態(tài)現(xiàn)象（右邊的可以省略不寫）

代碼示例：

泛型類的聲明與使用：

public class Demo1 {
? ? public static void main(String[] args) {

? ? ? ? //泛型類的使用(<T>里面只能是引用類型)
? ? ? ? Student<Double> student1 = new Student<>("學(xué)生1",99.5);
? ? ? ? Student<String> student2 = new Student<>("學(xué)生2","優(yōu)秀");
? ? ? ? Student<Character> student3 = new Student<>("學(xué)生3",'A');

?? ??? ?//輸出結(jié)果
?? ? ? ?System.out.println(student1);
? ? ? ? System.out.println(student2);
? ? ? ? System.out.println(student3);
? ? }
}

//泛型類的聲明
class Student<T> { //<T>這個就是泛型類的類型參數(shù)
? ? private String name;
? ? private T score; //使用泛型，定義分?jǐn)?shù)（分?jǐn)?shù)可能有double類型（99.5）、字符串類型（優(yōu)秀）、字符類型（‘A'）等）

? ? //構(gòu)造方法
? ? public Student() {
? ? }

? ? public Student(String name, T score) {
? ? ? ? this.name = name;
? ? ? ? this.score = score;
? ? }

? ? @Override
? ? public String toString() {
? ? ? ? return "Student{" +
? ? ? ? ? ? ? ? "name='" + name + '\'' +
? ? ? ? ? ? ? ? ", score=" + score +
? ? ? ? ? ? ? ? '}';
? ? }

}

2.1泛型接口

泛型接口和泛型類關(guān)系，就像接口和類的關(guān)系一樣。這里不多說。

語法格式：

【修飾符】 interface 接口名<類型變量列表>{

}

注： <類型變量列表>：可以是一個或多個類型變量，一般都是使用單個的大寫字母表示。例如：、<K,V>等。

<類型變量列表>中的類型變量不能用于靜態(tài)成員上。

2.2泛型接口的使用

使用這種類似于參數(shù)化類型的接口時，我們需要注意：

指定類型變量對應(yīng)的實(shí)際類型參數(shù)
實(shí)際類型參數(shù)必須是引用數(shù)據(jù)類型，不能是基本數(shù)據(jù)類型
代碼示例

泛型接口的聲明與使用：

public class Demo1 {
? ? public static void main(String[] args) {

? ? ? ? //泛型類的使用(<T>里面只能是引用類型)
? ? ? ? Student<Double> student1 = new Student<>("學(xué)生1",99.5);

? ? ? ? //使用泛型接口
? ? ? ? student1.print("學(xué)生1",99.5);
? ? }
}

//泛型類的聲明
class Student<T> implements Print<String,T>{ //<T>這個就是泛型類的，后面<String,T>是接口，多個類型變量
? ? private String name;
? ? private T score; //使用泛型
? ? //構(gòu)造方法
? ? public Student() {
? ? }

? ? public Student(String name, T score) {
? ? ? ? this.name = name;
? ? ? ? this.score = score;
? ? }

? ? //重寫接口的方法
? ? @Override
? ? public void print(String s, T t) {
? ? ? ? System.out.println("學(xué)生姓名："+ this.name);
? ? ? ? System.out.println("學(xué)生成績："+ this.score);
? ? }
}

//泛型接口的聲明
interface Print <T,V>{
? ? //定義一個打印函數(shù)，可以打印學(xué)生姓名和成績
? ? public void print(T t, V v);

}

3.類型變量的上限和下限

前面說到，我們可以使用泛型類型參數(shù)，這樣等我們進(jìn)行實(shí)際使用的時候，我們可以任意使用類型，但如果想只使用某一系列的類型，泛型也是可以實(shí)現(xiàn)的。這就是我們說的類型變量的上限和類型變量的下限。下面進(jìn)行分別介紹。

3.1類型變量的上限

如果泛型類定義了類型變量的上限，那么該泛型類實(shí)際的類型只能是該上限類型或者其子類類型。

語法格式：

泛型類和泛型方法的用法是一樣的，后面都不再做區(qū)分。

<類型變量 extends 上限1 & 上限2> //上限可以有多個

注：如果多個上限中有類有接口，那么只能有一個類，而且必須寫在最左邊。接口的話，可以多個。
如果在聲明<類型變量>時沒有指定上限，默認(rèn)上限是java.lang.Object。

代碼示例：

類型變量的上限：

public class Demo2 {

? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? Test<Double> test1 = new Test<>(77.5); //double類
// ? ? ? ?Test<String> test2 = new Test<String>(); 不是數(shù)字類的子類
? ? ? ? Test<Integer> test3 = new Test<>(18);

? ? ? ? test1.print(77.5);
? ? ? ? test3.print(18);
? ? }
}

class Test<T extends Number >{ //數(shù)字類上限，只能使用數(shù)字類及其子類
? ? private T num;

? ? public Test() {
? ? }

? ? public Test(T num) {
? ? ? ? this.num = num;
? ? }

? ? public void print(T num){ //測試方法
? ? ? ? System.out.println(num);
? ? }
}

3.2類型變量的下限

如果泛型類定義了類型變量的下限，那么該泛型類實(shí)際的類型只能是該下限類型或者其父類類型。

語法格式：

<? ?super E > // ? 代表接收E類型或者E的父類型的元素

? 是泛型類中的通配符（下面會講到，可以先看下面的再回來看這個）

代碼示例：

/*
? ? <? super 下限>
?*/

public class Demo5 {
? ? public static void main(String[] args){
? ? ? ? C<String> c=new C<>();
? ? ? ? c.setT("<? super 下限>");
? ? ? ? fun1(c);

? ? }

??? ? ?//測試函數(shù)，泛型類使用了下限
? ? public static void fun1(C<? super String> c){ ?? ? //接受的數(shù)據(jù)類型只能為String、Object
? ?
? ? ? ? System.out.println(c.getT()); //輸入測試
? ? }
}

class C<T>{

? ? private T t;

? ? public T getT() {
? ? ? ? return t;
? ? }
? ? public void setT(T t) {
? ? ? ? this.t = t;
? ? }
}

4.泛型方法

鑒于某個方法定義時，想要自己定義類型變量或者在某個靜態(tài)方法中定義類型變量的需求，JDK還提供了泛型方法的支持。即可以在某個方法定義時，自定以<類型變量>

注：前面說到類和接口上的類型形參是不能用于靜態(tài)方法

語法格式：

【修飾符】 <類型變量列表> 返回值類型方法名(【形參列表】)【throws 異常列表】{
//方法體
}

注：- <類型變量列表>：可以是一個或多個類型變量，一般都是使用單個的大寫字母表示。例如： < T >、<K,V>等。
<類型變量>同樣也可以指定上限

代碼示例：

/*
? ? 泛型方法
?*/

public class Demo3 {
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? Test1 test = new Test1(); //創(chuàng)建測試對象

? ? ? ? test.print(12); //測試
? ? ? ? test.print(12.5); //測試

? ? }
}

class Test1{

? ? public <T extends Number> void print(T t){ //泛型方法，可以設(shè)置上限
? ? ? ? System.out.println("這是一個泛型方法，測試類型：" + t);
? ? }
}

5.泛型擦除

泛型擦除只是在編譯階段才會有的，在實(shí)際運(yùn)行階段類型已經(jīng)確定了，這個時候就沒有泛型的概念了（JVM并不知道泛型的存在）。這個從有泛型信息到?jīng)]有泛型信息的過程稱之為“泛型擦除”。

其擦除規(guī)則如下：

若泛型類型沒有指定具體類型，用Object作為原始類型；
若有限定類型< T exnteds XClass >，使用XClass作為原始類型；
若有多個限定< T exnteds XClass1 & XClass2 >，使用第一個邊界類型XClass1作為原始類型；

6.類型通配符

通配符的意思是可以指代很多類型。這個主要使用在當(dāng)我們在聲明方法時，不確定該泛型實(shí)際類型的情況。

類型通配符有三種：

<?> 任意類型
<? extends 上限>
<? super E>

下面對這三種通配符分別進(jìn)行介紹：

<?> 任意類型

當(dāng)泛型使用這種類型通配符的時候，表示可以使用任意類型

代碼示例：

/*
? ? 類型通配符
?*/

public class Demo4 {

? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? // 語文老師使用時：
? ? ? ? StudentInfo<String> stu1 = new StudentInfo<String>("張三", "良好");

? ? ? ? // 數(shù)學(xué)老師使用時：
? ? ? ? StudentInfo<Double> stu2 = new StudentInfo<Double>("張三", 90.5);

? ? ? ? // 英語老師使用時：
? ? ? ? StudentInfo<Character> stu3 = new StudentInfo<Character>("張三", 'C');

? ? ? ? StudentInfo<?>[] arr = new StudentInfo[3]; //使用通配符
? ? ? ? arr[0] = stu1;
? ? ? ? arr[1] = stu2;
? ? ? ? arr[2] = stu3;

? ? ? ? StudentInfoPrint.print(arr); //打印輸出結(jié)果
? ? }

}


//學(xué)生類是一個參數(shù)化的泛型類
class StudentInfo<T>{
? ? private String name;
? ? private T score;

? ? public StudentInfo() {
? ? ? ? super();
? ? }
? ? public StudentInfo(String name, T score) {
? ? ? ? super();
? ? ? ? this.name = name;
? ? ? ? this.score = score;
? ? }
? ? @Override
? ? public String toString() {
? ? ? ? return "姓名：" + name + ", 成績：" + score;
? ? }
}

//學(xué)生信息打印類
class StudentInfoPrint {
? ? //泛型方法，使用通配符
? ? public static void print(StudentInfo<?>[] arr) {
? ? ? ? for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
? ? ? ? ? ? System.out.println(arr[i]);
? ? ? ? }
? ? }
}