java的泛型

泛型概念的提出(为什么需要泛型)?

首先,我们看下下面这段简短的代码:

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 1 public class GenericTest {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4         List list = new ArrayList();
 5         list.add("qqyumidi");
 6         list.add("corn");
 7         list.add(100);
 8 
 9         for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
10             String name = (String) list.get(i); // 1
11             System.out.println("name:" + name);
12         }
13     }
14 }
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定义了一个List类型的集合,先向其中加入了两个字符串类型的值,随后加入一个Integer类型的值。这是完全允许的,因为此时list默认的类型为Object类型。在之后的循环中,由于忘记了之前在list中也加入了Integer类型的值或其他编码原因,很容易出现类似于//1中的错误。因为编译阶段正常,而运行时会出现“java.lang.ClassCastException”异常。因此,导致此类错误编码过程中不易发现。

 在如上的编码过程中,我们发现主要存在两个问题:

1.当我们将一个对象放入集合中,集合不会记住此对象的类型,当再次从集合中取出此对象时,改对象的编译类型变成了Object类型,但其运行时类型任然为其本身类型。

2.因此,//1处取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型,且很容易出现“java.lang.ClassCastException”异常。

那么有没有什么办法可以使集合能够记住集合内元素各类型,且能够达到只要编译时不出现问题,运行时就不会出现“java.lang.ClassCastException”异常呢?答案就是使用泛型。

 

二.什么是泛型?

泛型,即“参数化类型”。一提到参数,最熟悉的就是定义方法时有形参,然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢?顾名思义,就是将类型由原来的具体的类型参数化,类似于方法中的变量参数,此时类型也定义成参数形式(可以称之为类型形参),然后在使用/调用时传入具体的类型(类型实参)。

 看着好像有点复杂,首先我们看下上面那个例子采用泛型的写法。

复制代码
 1 public class GenericTest {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4         /*
 5         List list = new ArrayList();
 6         list.add("qqyumidi");
 7         list.add("corn");
 8         list.add(100);
 9         */
10 
11         List<String> list = new ArrayList<String>();
12         list.add("qqyumidi");
13         list.add("corn");
14         //list.add(100);   // 1  提示编译错误
15 
16         for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
17             String name = list.get(i); // 2
18             System.out.println("name:" + name);
19         }
20     }
21 }
复制代码

采用泛型写法后,在//1处想加入一个Integer类型的对象时会出现编译错误,通过List<String>,直接限定了list集合中只能含有String类型的元素,从而在//2处无须进行强制类型转换,因为此时,集合能够记住元素的类型信息,编译器已经能够确认它是String类型了。

结合上面的泛型定义,我们知道在List<String>中,String是类型实参,也就是说,相应的List接口中肯定含有类型形参。且get()方法的返回结果也直接是此形参类型(也就是对应的传入的类型实参)。

JavaJava中一种强大的特性,允许编写类安全且可重用的代码,能创建灵活的组件处理不同数据类,同时保持代码的简洁性和可读性,对于编写高质量Java程序至关重要[^2]。 ### 基本概念 通俗理解,让类可以像方法的参数一样传递。例如`List<String>`中的`String`就是类参数,它告知编译器该`List`只能存放`String`类的对象[^3]。 ### 使用场景 - **类安全**:在没有时,需要强制类转换,容易导致`ClassCastException`,而使用能在编译时检查类安全,避免运行时异常。 - **代码复用**:不使用时,为不同类需要编写相似的代码,使用一套代码就可以适用于多种类。 - **代码清晰度**:没有时,需要查看文档或注释才能知道集合中存储的类使用可直接从类声明了解集合中存储的类[^3]。 ### 使用方法 #### 类 在实例化类的时候指明的具体类。例如: ```java class Box<T> { private T t; public void set(T t) { this.t = t; } public T get() { return t; } } // 使用 Box<String> stringBox = new Box<>(); stringBox.set("Hello"); String value = stringBox.get(); ``` #### 方法 在调用方法的时候指明的具体类。示例如下: ```java public <T> T genericMethod(Class<T> tClass) throws InstantiationException, IllegalAccessException { T instance = tClass.newInstance(); return instance; } // 使用 try { String str = genericMethod(String.class); } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } ``` ### 通配符 在代码中,问号`?`称为通配符,用来表示未知类。通配符可在多种情况下使用,如作为参数、字段或局部变量的类,有时也可作为返回类,但永远不会用作调用方法、创建类或超类实例的类参数。例如: ```java public static void printList(java.util.List<?> list) { for (Object element : list) { System.out.println(element); } } ``` ### 原理 Java是通过类擦除实现的。在编译时,编译器会把信息擦除,替换为原始类(如`List<String>`会被擦除为`List`),并在必要的地方插入类转换代码,以保证类安全。 ### 最佳实践 - **合理使用类和方法**:根据实际需求选择合适的形式,若类参数与类的整体相关,可使用类;若只与某个方法相关,则使用方法。 - **使用通配符提高灵活性**:当需要处理不同的集合时,合理使用通配符能提高代码的灵活性和复用性。 - **注意类擦除的影响**:由于类擦除,在运行时无法获取的具体类信息,编写代码时需考虑这一点。
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