詳細(xì)講解Java的泛型
我們知道，使用變量之前要定義，定義一個(gè)變量時(shí)必須要指明它的數(shù)據(jù)類型，什么樣的數(shù)據(jù)類型賦給什么樣的值。
假如我們現(xiàn)在要定義一個(gè)類來表示坐標(biāo)，要求坐標(biāo)的數(shù)據(jù)類型可以是整數(shù)、小數(shù)和字符串，例如：
x = 10、y = 10 x = 12.88、y = 129.65 x = "東京180度"、y = "北緯210度"
針對(duì)不同的數(shù)據(jù)類型，除了借助方法重載，還可以借助自動(dòng)裝箱和向上轉(zhuǎn)型。我們知道，基本數(shù)據(jù)類型可以自動(dòng)裝箱，被轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的包裝類；Object 是所有類的祖先類，任何一個(gè)類的實(shí)例都可以向上轉(zhuǎn)型為 Object 類型，例如：
int --> Integer --> Object
double -->Double --> Object
String --> Object
這樣，只需要定義一個(gè)方法，就可以接收所有類型的數(shù)據(jù)。請(qǐng)看下面的代碼：
public class Demo {
public static void main(String[] args){
Point p = new Point();
p.setX(10); // int -> Integer -> Object
p.setY(20);
int x = (Integer)p.getX(); // 必須向下轉(zhuǎn)型
int y = (Integer)p.getY();
System.out.println("This point is：" + x + ", " + y);
p.setX(25.4); // double -> Integer -> Object
p.setY("東京180度");
double m = (Double)p.getX(); // 必須向下轉(zhuǎn)型
double n = (Double)p.getY(); // 運(yùn)行期間拋出異常
System.out.println("This point is：" + m + ", " + n);
}
}
class Point{
Object x = 0;
Object y = 0;
public Object getX() {
return x;
}
public void setX(Object x) {
this.x = x;
}
public Object getY() {
return y;
}
public void setY(Object y) {
this.y = y;
}
}
上面的代碼中，生成坐標(biāo)時(shí)不會(huì)有任何問題，但是取出坐標(biāo)時(shí)，要向下轉(zhuǎn)型，在 Java多態(tài)對(duì)象的類型轉(zhuǎn)換 一文中我們講到，向下轉(zhuǎn)型存在著風(fēng)險(xiǎn)，而且編譯期間不容易發(fā)現(xiàn)，只有在運(yùn)行期間才會(huì)拋出異常，所以要盡量避免使用向下轉(zhuǎn)型。運(yùn)行上面的代碼，第12行會(huì)拋出 java.lang.ClassCastException 異常。
那么，有沒有更好的辦法，既可以不使用重載（有重復(fù)代碼），又能把風(fēng)險(xiǎn)降到最低呢？
有，可以使用泛型類(Java Class)，它可以接受任意類型的數(shù)據(jù)。所謂“泛型”，就是“寬泛的數(shù)據(jù)類型”，任意的數(shù)據(jù)類型。
更改上面的代碼，使用泛型類：
public class Demo {
public static void main(String[] args){
// 實(shí)例化泛型類
Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
p1.setX(10);
p1.setY(20);
int x = p1.getX();
int y = p1.getY();
System.out.println("This point is：" + x + ", " + y);
Point<Double, String> p2 = new Point<Double, String>();
p2.setX(25.4);
p2.setY("東京180度");
double m = p2.getX();
String n = p2.getY();
System.out.println("This point is：" + m + ", " + n);
}
}
// 定義泛型類
class Point<T1, T2>{
T1 x;
T2 y;
public T1 getX() {
return x;
}
public void setX(T1 x) {
this.x = x;
}
public T2 getY() {
return y;
}
public void setY(T2 y) {
this.y = y;
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
This point is：10, 20 This point is：25.4, 東京180度
與普通類的定義相比，上面的代碼在類名后面多出了 <T1, T2>，T1, T2 是自定義的標(biāo)識(shí)符，也是參數(shù)，用來傳遞數(shù)據(jù)的類型，而不是數(shù)據(jù)的值，我們稱之為類型參數(shù)。在泛型中，不但數(shù)據(jù)的值可以通過參數(shù)傳遞，數(shù)據(jù)的類型也可以通過參數(shù)傳遞。T1, T2 只是數(shù)據(jù)類型的占位符，運(yùn)行時(shí)會(huì)被替換為真正的數(shù)據(jù)類型。
傳值參數(shù)（我們通常所說的參數(shù)）由小括號(hào)包圍，如 (int x, double y)，類型參數(shù)（泛型參數(shù)）由尖括號(hào)包圍，多個(gè)參數(shù)由逗號(hào)分隔，如 <T> 或 <T, E>。
類型參數(shù)需要在類名后面給出。一旦給出了類型參數(shù)，就可以在類中使用了。類型參數(shù)必須是一個(gè)合法的標(biāo)識(shí)符，習(xí)慣上使用單個(gè)大寫字母，通常情況下，K 表示鍵，V 表示值，E 表示異?；蝈e(cuò)誤，T 表示一般意義上的數(shù)據(jù)類型。
泛型類在實(shí)例化時(shí)必須指出具體的類型，也就是向類型參數(shù)傳值，格式為：
className variable<dataType1, dataType2> = new className<dataType1, dataType2>();
也可以省略等號(hào)右邊的數(shù)據(jù)類型，但是會(huì)產(chǎn)生警告，即：
className variable<dataType1, dataType2> = new className();
因?yàn)樵谑褂梅盒皖悤r(shí)指明了數(shù)據(jù)類型，賦給其他類型的值會(huì)拋出異常，既不需要向下轉(zhuǎn)型，也沒有潛在的風(fēng)險(xiǎn)，比本文一開始介紹的自動(dòng)裝箱和向上轉(zhuǎn)型要更加實(shí)用。
注意：
泛型是 Java 1.5 的新增特性，它以C++模板為參照，本質(zhì)是參數(shù)化類型(Parameterized Type)的應(yīng)用。
類型參數(shù)只能用來表示引用類型，不能用來表示基本類型，如 int、double、char 等。但是傳遞基本類型不會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)樗鼈儠?huì)自動(dòng)裝箱成對(duì)應(yīng)的包裝類。
泛型方法
除了定義泛型類，還可以定義泛型方法，例如，定義一個(gè)打印坐標(biāo)的泛型方法：
public class Demo {
public static void main(String[] args){
// 實(shí)例化泛型類
Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
p1.setX(10);
p1.setY(20);
p1.printPoint(p1.getX(), p1.getY());
Point<Double, String> p2 = new Point<Double, String>();
p2.setX(25.4);
p2.setY("東京180度");
p2.printPoint(p2.getX(), p2.getY());
}
}
// 定義泛型類
class Point<T1, T2>{
T1 x;
T2 y;
public T1 getX() {
return x;
}
public void setX(T1 x) {
this.x = x;
}
public T2 getY() {
return y;
}
public void setY(T2 y) {
this.y = y;
}
// 定義泛型方法
public <T1, T2> void printPoint(T1 x, T2 y){
T1 m = x;
T2 n = y;
System.out.println("This point is：" + m + ", " + n);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
This point is：10, 20 This point is：25.4, 東京180度
上面的代碼中定義了一個(gè)泛型方法 printPoint()，既有普通參數(shù)，也有類型參數(shù)，類型參數(shù)需要放在修飾符后面、返回值類型前面。一旦定義了類型參數(shù)，就可以在參數(shù)列表、方法體和返回值類型中使用了。
與使用泛型類不同，使用泛型方法時(shí)不必指明參數(shù)類型，編譯器會(huì)根據(jù)傳遞的參數(shù)自動(dòng)查找出具體的類型。泛型方法除了定義不同，調(diào)用就像普通方法一樣。
注意：泛型方法與泛型類沒有必然的聯(lián)系，泛型方法有自己的類型參數(shù)，在普通類中也可以定義泛型方法。泛型方法 printPoint() 中的類型參數(shù) T1, T2 與泛型類 Point 中的 T1, T2 沒有必然的聯(lián)系，也可以使用其他的標(biāo)識(shí)符代替：
public static <V1, V2> void printPoint(V1 x, V2 y){
V1 m = x;
V2 n = y;
System.out.println("This point is：" + m + ", " + n);
}
泛型接口
在Java中也可以定義泛型接口，這里不再贅述，僅僅給出示例代碼：
public class Demo {
public static void main(String arsg[]) {
Info<String> obj = new InfoImp<String>("www.weixueyuan.net");
System.out.println("Length Of String: " + obj.getVar().length());
}
}
//定義泛型接口
interface Info<T> {
public T getVar();
}
//實(shí)現(xiàn)接口
class InfoImp<T> implements Info<T> {
private T var;
// 定義泛型構(gòu)造方法
public InfoImp(T var) {
this.setVar(var);
}
public void setVar(T var) {
this.var = var;
}
public T getVar() {
return this.var;
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
Length Of String: 18
類型擦除
如果在使用泛型時(shí)沒有指明數(shù)據(jù)類型，那么就會(huì)擦除泛型類型，請(qǐng)看下面的代碼：
public class Demo {
public static void main(String[] args){
Point p = new Point(); // 類型擦除
p.setX(10);
p.setY(20.8);
int x = (Integer)p.getX(); // 向下轉(zhuǎn)型
double y = (Double)p.getY();
System.out.println("This point is：" + x + ", " + y);
}
}
class Point<T1, T2>{
T1 x;
T2 y;
public T1 getX() {
return x;
}
public void setX(T1 x) {
this.x = x;
}
public T2 getY() {
return y;
}
public void setY(T2 y) {
this.y = y;
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
This point is：10, 20.8
因?yàn)樵谑褂梅盒蜁r(shí)沒有指明數(shù)據(jù)類型，為了不出現(xiàn)錯(cuò)誤，編譯器會(huì)將所有數(shù)據(jù)向上轉(zhuǎn)型為 Object，所以在取出坐標(biāo)使用時(shí)要向下轉(zhuǎn)型，這與本文一開始不使用泛型沒什么兩樣。
限制泛型的可用類型
在上面的代碼中，類型參數(shù)可以接受任意的數(shù)據(jù)類型，只要它是被定義過的。但是，很多時(shí)候我們只需要一部分?jǐn)?shù)據(jù)類型就夠了，用戶傳遞其他數(shù)據(jù)類型可能會(huì)引起錯(cuò)誤。例如，編寫一個(gè)泛型函數(shù)用于返回不同類型數(shù)組（Integer 數(shù)組、Double 數(shù)組、Character 數(shù)組等）中的最大值：
public <T> T getMax(T array[]){
T max = null;
for(T element : array){
max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
}
return max;
}
上面的代碼會(huì)報(bào)錯(cuò)，doubleValue() 是 Number 類的方法，不是所有的類都有該方法，所以我們要限制類型參數(shù) T，讓它只能接受 Number 及其子類（Integer、Double、Character 等）。
通過 extends 關(guān)鍵字可以限制泛型的類型，改進(jìn)上面的代碼：
public <T extends Number> T getMax(T array[]){
T max = null;
for(T element : array){
max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
}
return max;
}
<T extends Number> 表示 T 只接受 Number 及其子類，傳入其他類型的數(shù)據(jù)會(huì)報(bào)錯(cuò)。這里的限定使用關(guān)鍵字 extends，后面可以是類也可以是接口。但這里的 extends 已經(jīng)不是繼承的含義了，應(yīng)該理解為 T 是繼承自 Number 類的類型，或者 T 是實(shí)現(xiàn)了 XX 接口的類型。
類型參數(shù)的范圍
在泛型中，如果不對(duì)類型參數(shù)加以限制，它就可以接受任意的數(shù)據(jù)類型，只要它是被定義過的。但是，很多時(shí)候我們只需要一部分?jǐn)?shù)據(jù)類型就夠了，用戶傳遞其他數(shù)據(jù)類型可能會(huì)引起錯(cuò)誤。例如，編寫一個(gè)泛型函數(shù)用于返回不同類型數(shù)組（Integer 數(shù)組、Double 數(shù)組等）中的最大值：
public <T> T getMax(T array[]){
T max = null;
for(T element : array){
max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
}
return max;
}
上面的代碼會(huì)報(bào)錯(cuò)，doubleValue() 是 Number 類及其子類的方法，不是所有的類都有該方法，所以我們要限制類型參數(shù) T，讓它只能接受 Number 及其子類（Integer、Double、Character 等）。
通過 extends 關(guān)鍵字可以限制泛型的類型的上限，改進(jìn)上面的代碼：
public <T extends Number> T getMax(T array[]){
T max = null;
for(T element : array){
max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
}
return max;
}
<T extends Number> 表示 T 只接受 Number 及其子類，傳入其他類型的數(shù)據(jù)會(huì)報(bào)錯(cuò)。這里的限定使用關(guān)鍵字 extends，后面可以是類也可以是接口。如果是類，只能有一個(gè)；但是接口可以有多個(gè)，并以“&”分隔，例如 <T extends Interface1 & Interface2>。
這里的 extends 關(guān)鍵字已不再是繼承的含義了，應(yīng)該理解為 T 是繼承自 Number 類的類型，或者 T 是實(shí)現(xiàn)了 XX 接口的類型。
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