Java泛型

最新推荐文章于 2021-12-20 14:44:13 发布

mai1233

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分类专栏： Java 文章标签： Java 泛型

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本文介绍了Java泛型的基础概念和高级应用，包括泛型类、泛型接口、泛型方法等的定义与使用方法，以及如何利用泛型提高代码的安全性和复用性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、概述

泛型是Java SE 1.5的新特性，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。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。 Java语言引入泛型的好处是安全简单。

在Java SE 1.5之前，没有泛型的情况的下，通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”，“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换，而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况，编译器可能不提示错误，在运行的时候才出现异常，这是一个安全隐患。

泛型的好处是在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，以提高代码的重用率。

二、泛型的规则限制

1、泛型的类型参数只能是类类型（包括自定义类），不能是简单类型。

2、同一种泛型可以对应多个版本（因为参数类型是不确定的），不同版本的泛型类实例是不兼容的。

3、泛型的类型参数可以有多个。

4、泛型的参数类型可以使用extends语句，例如<T extends superclass>。习惯上称为“有界类型”。

5、泛型的参数类型还可以是通配符类型。例如Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");

1、具体例子

下面给出两个简单的例子，实现同样的功能，一个使用了泛型，一个没有使用泛型。

例子一：使用了泛型

    Java代码  
    
   
package com.wsheng.aggregator.generic;  
  
/** 
 * @author Josh Wang(Sheng) 
 *  
 * @email  josh_wang23@hotmail.com 
 *  
 */  
public class Gen<T> {  
  
    // 定义泛型成员变量  
    private T t;  
      
    public Gen(T t) {  
        this.t = t;  
    }  
  
    public T getT() {  
        return t;  
    }  
  
    public void setT(T t) {  
        this.t = t;  
    }  
      
    public void showType() {  
        System.out.println("T的实际类型是： " + t.getClass().getName());  
    }  
      
    public static void main(String[] args) {  
        // 定义一个泛型类Gen的一个Integer的版本  
        Gen<Integer> intObj = new Gen<Integer>(0);  
        intObj.showType();  
          
        int i = intObj.getT();  
        System.out.println(" value = " + i);  
        System.out.println(" ====================== ");  
          
        //定义泛型类Gen的一个String的版本  
        Gen<String>strObj = new Gen<String>("Hello Gen!");  
        strObj.showType();  
        String s = strObj.getT();  
        System.out.println(" value = " + s);  
    }  
      
}  
   

例子二：没有使用泛型

    Java代码  
    
   
package com.wsheng.aggregator.generic;  
  
/** 
 * @author Josh Wang(Sheng) 
 *  
 * @email  josh_wang23@hotmail.com 
 *  
 */  
public class Gen2 {  
  
    // 定义一个通用类型成员  
    private Object obj;  
      
    public Gen2(Object obj) {  
        this.obj = obj;  
    }  
   
    public Object getObj() {  
        return obj;  
    }  
   
    public void setObj(Object obj) {  
        this.obj = obj;  
    }  
   
    public void showType() {  
        System.out.println("T的实际类型是: " + obj.getClass().getName());  
    }  
      
    public static void main(String[] args) {  
        // 定义类Gen2的一个Integer版本  
        Gen2 intObj = new Gen2(2);  
        intObj.showType();  
          
        int i = (Integer) intObj.getObj();  
        System.out.println(" value = " + i);  
        System.out.println(" ====================== ");  
          
        // 定义类Gen2的一个String版本  
        Gen2 strOb = new Gen2("Hello Gen!");  
        strOb.showType();  
        String s = (String) strOb.getObj();  
        System.out.println(" value= " + s);  
    }  
}  

运行结果：两个例子的运行结果都是一模一样的

T的实际类型是: java.lang.Integer

value = 2

======================

T的实际类型是: java.lang.String

value= Hello Gen!

2、深入泛型

有两个类如下，要构造两个类的对象，并打印出各自的成员x。

    Java代码  
    
   
package com.wsheng.aggregator.generic;  
  
/** 
 * @author Josh Wang(Sheng) 
 *  
 * @email  josh_wang23@hotmail.com 
 *  
 */  
public class StringFoo {  
      
    private String x;  
      
    public StringFoo(String x) {  
        this.x = x;  
    }  
  
    public String getX() {  
        return x;  
    }  
  
    public void setX(String x) {  
        this.x = x;  
    }  
}  

    Java代码  
    
   
package com.wsheng.aggregator.generic;  
  
/** 
 * @author Josh Wang(Sheng) 
 *  
 * @email  josh_wang23@hotmail.com 
 *  
 */  
public class DoubleFoo {  
  
    private Double foo;  
  
    public Double getFoo() {  
        return foo;  
    }  
  
    public void setFoo(Double foo) {  
        this.foo = foo;  
    }  
      
      
}  

重构

因为上面的类中，成员和方法的逻辑都一样，就是类型不一样，因此考虑重构。Object是所有类的父类，因此可以考虑用Object做为成员类型，这样就可以实现通用了，实际上可以称为“Object泛型”。

    Java代码  
    
   
package com.wsheng.aggregator.generic;  
  
/** 
 * @author Josh Wang(Sheng) 
 *  
 * @email  josh_wang23@hotmail.com 
 *  
 */  
public class ObjectFoo {  
  
    private Object x;  
      
    public ObjectFoo(Object x) {  
        this.x = x;  
    }  
  
    public Object getX() {  
        return x;  
    }  
  
    public void setX(Object x) {  
        this.x = x;  
    }  
  
    public static void main(String[] args) {  
        ObjectFoo strFoo = new ObjectFoo(new StringFoo("Hello Generics!"));  
        ObjectFoo doubleFoo = new ObjectFoo(new DoubleFoo(0d));  
        ObjectFoo objectFoo = new ObjectFoo(new Object());  
          
        System.out.println("strFoo.getX=" + (StringFoo) strFoo.getX());  
        System.out.println("douFoo.getX=" + (DoubleFoo) doubleFoo.getX());  
        System.out.println("objFoo.getX=" + objectFoo.getX());  
    }  
}  

运行结果如下：

    Java代码  
    
   
strFoo.getX=com.wsheng.aggregator.generic.StringFoo@5c3f1224  
douFoo.getX=com.wsheng.aggregator.generic.DoubleFoo@30c028cc  
objFoo.getX=java.lang.Object@17b68215  

解说：在Java 5之前，为了让类有通用性，往往将参数类型、返回类型设置为Object类型，当获取这些返回类型来使用时候，必须将其“强制”转换为原有的类型或者接口，然后才可以调用对象上的方法。

泛型类型实现

强制类型转换很麻烦，我还要事先知道各个Object具体类型是什么，才能做出正确转换。否则，要是转换的类型不对，比如将“Hello Generics!”字符串强制转换为Double,那么编译的时候不会报错，可是运行的时候就挂了。

    Java代码  
    
   
package com.wsheng.aggregator.generic;  
  
/** 
 * @author Josh Wang(Sheng) 
 *  
 * @email  josh_wang23@hotmail.com 
 *  
 */  
public class ObjectFoo {  
  
    private Object x;  
      
    public ObjectFoo(Object x) {  
        this.x = x;  
    }  
  
    public Object getX() {  
        return x;  
    }  
  
    public void setX(Object x) {  
        this.x = x;  
    }  
  
    public static void main(String[] args) {  
            ObjectFoo strFoo = new ObjectFoo(new StringFoo("Hello Generics!"));  
        ObjectFoo doubleFoo = new ObjectFoo(new DoubleFoo(0d));  
        ObjectFoo objectFoo = new ObjectFoo(new Object());  
          
            System.out.println("strFoo.getX=" + (StringFoo) strFoo.getX());  
                System.out.println("douFoo.getX=" + (DoubleFoo) doubleFoo.getX());  
                System.out.println("objFoo.getX=" + objectFoo.getX());  
    }  
}  

运行结果：

和使用“Object泛型”方式实现结果的完全一样，但是这个Demo简单多了，因为不需要强制类型转换。

泛型类语法：

使用<T>来声明一个类型持有者名称，然后就可以把T当作一个类型代表来声明成员、参数和返回值类型。当然T仅仅是个名字，这个名字可以自行定义。

class GenericsFoo<T> 声明了一个泛型类，这个T没有任何限制，实际上相当于Object类型，实际上相当于 class GenericsFoo<T extends Object>。

与Object泛型类相比，使用泛型所定义的类在声明和构造实例的时候，可以使用“< 实际类型>”来一并指定泛型类型持有者的真实类型。例如：

GenericsFoo<Double> douFoo=new GenericsFoo<Double>(new Double("33"));

当然，也可以在构造对象的时候不使用尖括号指定泛型类型的真实类型，但是你在使用该对象的时候，就需要强制转换了。比如：GenericsFoo douFoo=new GenericsFoo(new Double("33"));

实际上，当构造对象时不指定类型信息的时候，默认会使用Object类型，这也是要强制转换的原因。

3、高级应用

限制泛型

在上面的例子中，由于没有限制class GenericsFoo<T>类型持有者T的范围，实际上这里的限定类型相当于Object，这和“Object泛型”实质是一样的。限制比如我们要限制T为集合接口类型。只需要这么做：

class GenericsFoo<T extends Collection>，这样类中的泛型T只能是 Collection接口的实现类，传入非Collection接口编译会出错。

注意：<T extends Collection>这里的限定使用关键字extends，后面可以是类也可以是接口。但这里的extends已经不是继承的含义了，应该理解为T类型是实现Collection接口的类型，或者T是继承了XX类的类型。

     Java代码  
     
    
package com.wsheng.aggregator.generic;  
  
import java.util.Collection;  
  
/** 
 * @author Josh Wang(Sheng) 
 *  
 * @email  josh_wang23@hotmail.com 
 *  
 */  
public class CollectionGenFoo<T extends Collection<?>> {  
      
    private T x;  
      
    public CollectionGenFoo(T x) {  
        this.x = x;  
    }  
  
    public T getX() {  
        return x;  
    }  
  
    public void setX(T x) {  
        this.x = x;  
    }  
  
}  

具体的实例化：

     Java代码  
     
public static void main(String[] args) {  
    /*CollectionGenFoo<ArrayList<String>> listFoo = null; 
    listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList<String>>(new ArrayList<String>());*/  
          
    CollectionGenFoo<Collection<String>> listFoo = new CollectionGenFoo<Collection<String>>(new ArrayList<String>());  
          
        System.out.println("实例化成功！" + listFoo);  
          
    }

如上代码还有点美中不足就是：实现 Collection接口的类很多很多，如果针对每一种都要写出具体的子类类型，那也太麻烦了，泛型针对这种情况还有更好的解决方案，那就是“ 通配符泛型”。

多接口限制

虽然Java泛型简单的用 extends 统一的表示了原有的 extends 和 implements 的概念，但仍要遵循应用的体系，Java 只能继承一个类，但可以实现多个接口，所以你的某个类型需要用 extends 限定，且有多种类型的时候，只能存在一个是类，并且类写在第一位，接口列在后面，也就是：

（泛型方法的类型限定） <T extends SomeClass & interface1 & interface2 & interface3>

（泛型类中类型参数的限制）

    Java代码  
    
   
public class Demo<T extends Comparable & Serializable> {  
    // T类型就可以用Comparable声明的方法和Seriablizable所拥有的特性了  
}  

通配符泛型

为了解决类型被限制死了不能动态根据实例来确定的缺点，引入了“通配符泛型”，针对上面的例子，使用通配泛型格式为<? extends Collection>，“？”代表未知类型，这个类型是实现Collection接口。

注意：

1、如果只指定了<?>，而没有extends，则默认是允许Object及其下的任何Java类了。也就是任意类。

2、通配符泛型不单可以向下限制，如<? extends Collection>，还可以向上限制，如<? super Double>，表示类型只能接受Double及其上层父类类型，如Number、Object类型的实例。

3、泛型类定义可以有多个泛型参数，中间用逗号隔开，还可以定义泛型接口，泛型方法。这些都与泛型类中泛型的使用规则类似。

4、泛型方法

是否拥有泛型方法，与其所在的类是否泛型没有关系。要定义泛型方法，只需将泛型参数列表置于返回值前。如:

    Java代码  
    
   
package com.wsheng.aggregator.generic;  
  
/** 
 * @author Josh Wang(Sheng) 
 *  
 * @email  josh_wang23@hotmail.com 
 *  
 */  
public class GenericMethod {  
      
    public <T> void print(T x) {  
        System.out.println(x.getClass().getName());  
    }  
      
    public static void main(String[] args) {  
        GenericMethod method = new GenericMethod();  
        method.print(" ");  
        method.print(10);  
        method.print('a');  
        method.print(method);  
    }  
  
}  