Java 泛型

最新推荐文章于 2024-10-30 20:29:44 发布

andylixiaob

最新推荐文章于 2024-10-30 20:29:44 发布

阅读量162

点赞数

分类专栏： JAVA

JAVA 专栏收录该内容

1 篇文章

订阅专栏

根据《Java编程思想（第4版）》中的描述，泛型出现的动机在于：

有许多原因促成了泛型的出现，而最引人注意的一个原因，就是为了创建容器类。

泛型类

容器类应该算得上最具重用性的类库之一。先来看一个没有泛型的情况下的容器类如何定义：

publicclass Container {
private String key;
private String value;

publicContainer(String k, String v) {
        key = k;
        value = v;
    }

    public String getKey() {
        return key;
    }

publicvoid setKey(Stringkey) {
this.key = key;
}

publicString getValue() {
return value;
}

publicvoid setValue(Stringvalue) {
this.value = value;
}
}

Container类保存了一对key-value键值对，但是类型是定死的，也就说如果我想要创建一个键值对是String-Integer类型的，当前这个Container是做不到的，必须再自定义。那么这明显重用性就非常低。

当然，我可以用Object来代替String，并且在Java SE5之前，我们也只能这么做，由于Object是所有类型的基类，所以可以直接转型。但是这样灵活性还是不够，因为还是指定类型了，只不过这次指定的类型层级更高而已，有没有可能不指定类型？有没有可能在运行时才知道具体的类型是什么？

所以，就出现了泛型。

publicclass Container<K, V> {
private K key;
private V value;

publicContainer(K k, V v) {
        key = k;
        value = v;
    }

publicK getKey() {
return key;
}

publicvoid setKey(Kkey) {
this.key = key;
}

publicV getValue() {
return value;
}

publicvoid setValue(Vvalue) {
this.value = value;
}
}

在编译期，是无法知道K和V具体是什么类型，只有在运行时才会真正根据类型来构造和分配内存。可以看一下现在Container类对于不同类型的支持情况：

publicclass Main {

publicstatic void main(String[] args){
        Container<String, String>c1 = new Container<String, String>("name","findingsea");
        Container<String, Integer>c2 = new Container<String, Integer>("age", 24);
        Container<Double, Double>c3 = new Container<Double, Double>(1.1, 2.2);
        System.out.println(c1.getKey() +" : " + c1.getValue());
        System.out.println(c2.getKey() +" : " + c2.getValue());
        System.out.println(c3.getKey() +" : " + c3.getValue());
    }
}

输出：

name :findingsea
age : 24
1.1 : 2.2

泛型接口

在泛型接口中，生成器是一个很好的理解，看如下的生成器接口定义：

publicinterface Generator<T> {
public T next();
}

然后定义一个生成器类来实现这个接口：

publicclass FruitGenerator implements Generator<String> {

private String[] fruits = new String[]{"Apple","Banana", "Pear"};

@Override
    public String next() {
        Random rand = newRandom();
        returnfruits[rand.nextInt(3)];
    }
}

调用：

publicclass Main {

publicstatic void main(String[] args){
        FruitGenerator generator = newFruitGenerator();
       System.out.println(generator.next());
        System.out.println(generator.next());
       System.out.println(generator.next());
       System.out.println(generator.next());
    }
}

输出：

Banana
Banana
Pear
Banana

泛型方法

一个基本的原则是：无论何时，只要你能做到，你就应该尽量使用泛型方法。也就是说，如果使用泛型方法可以取代将整个类泛化，那么应该有限采用泛型方法。下面来看一个简单的泛型方法的定义：

publicclass Main {

public static <T> void out(T t) {
System.out.println(t);
}

publicstatic void main(String[] args){
       out("findingsea");
        out(123);
        out(11.11);
        out(true);
    }
}

可以看到方法的参数彻底泛化了，这个过程涉及到编译器的类型推导和自动打包，也就说原来需要我们自己对类型进行的判断和处理，现在编译器帮我们做了。这样在定义方法的时候不必考虑以后到底需要处理哪些类型的参数，大大增加了编程的灵活性。

再看一个泛型方法和可变参数的例子：

publicclass Main {

public static <T> void out(T... args) {
        for (T t : args) {
           System.out.println(t);
        }
    }

publicstatic void main(String[] args){
out("findingsea", 123,11.11, true);
}
}

输出和前一段代码相同，可以看到泛型可以和可变参数非常完美的结合。

_____________________________________________________________________________

Java 泛型

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。

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( "\n双精度型数组元素为:" );

printArray( doubleArray ); //传递一个双精度型数组

System.out.println( "\n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。

实例

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\n\n",

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

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

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\n","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

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 = newBox<Integer>();

Box<String> stringBox= newBox<String>();

integerBox.add(new Integer(10));

stringBox.add(new String("菜鸟教程"));

System.out.printf("整型值为 :%d\n\n", integerBox.get());

System.out.printf("字符串为 :%s\n", 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 :菜鸟教程

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List<String>,List<Integer>等所有List<具体类型实参>的父类。

实例

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getDate()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。

实例

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Objec类型的实例。