JAVA-泛型

本文介绍了泛型这一JDK5引入的类型机制,它将类型参数化,作为安全机制产生。泛型有诸多好处,如增强可读性、进行类型检查、避免强制类型转换等。还介绍了泛型类的定义、使用规则,包括单类型和多类型参数的情况。

泛型

当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。

List<String> list=new ArrayList<>(); //<String>用于声明list中只能存放String类型的数据,如果类型不匹配则会编译失败
//list.add(new Random()) 语法报错,编译失败
list.add("abc");
String ss=list.get(0); //语法正确,不需要进行强制类型转换(窄化操作)

什么是泛型?

  • 泛型是jdk5引入的类型机制,就是将类型参数化,它是早在1999年就制定的JSR14的实现。泛型作为一种安全机制而产生。
  • 所谓类型参数化,是指用来声明数据的类型本身,也是可以改变的,它由实际参数来决定。在一般情况下,实际参数决定了形式参数的值。而类型参数化,则是实际参数的类型决定了形式参数的类型。
public void pp(String str){} //str实际上是形参
public void pp(Integer str){}
//调用时按照位置对应传入实际数据,实际数据叫做实参
pp("dddd")

定义方法:

public interface List<E> extends Collection<E>// 这里的<>中的内容就是类型参数,一般建议使用T或者
E之类的全大写
{
 E get(int index);// 获取的元素类型就是定义时指定的类型
 void add(E element);
}
List<String> list=new ArrayList<String>();
//list.add(new Random()) 编译失败,语法报错,因为E现在是String类型,不是Random
list.add("ddd");
//就是将String传递给E,用于替代定义中的E
String str=list.get(0); 不需要进行类型转换
List<Date> list=new ArrayList<>();//这里使用菱形语法,支持泛型推导
list.add("abc");//语法报错,编译时就会进行类型检查
list.add(123);//语法报错
list.add(new Date());
for(int i=0;i<list.size();i++){
 Date temp=list.get(i); //获取数据不需要类型转换
 System.out.println(temp.getYear()+1900);
}

泛型的好处:
1、可读性,从字面上就可以判断集合中的内容类型;
2 、类型检查,避免插入非法类型。
3 、获取数据时不在需要强制类型转换。

泛型类
定义:所谓泛型类generic class就是具有一个或多个类型参数的类

public class Generic<T>{
 	private T name;// 将T当做类型直接使用
}
public class 类型名<泛型名称列表>{
 }

声明一个泛型类Generic,使用泛型的语法为<名称>,在类中就可以通过名称直接使用这个类型

public class Generic<T> {
	 private T name;
	 public T getName(){
	 return this.name;
 	}
	 public void setName(T name){
		 this.name=name;
 	}
}

如果编程中不使用泛型,使用集合会比较复杂:

ist list=new ArrayList();
list.add(123);  //自动向上转型    int-->Integer-->Object
//获取数据还需要窄化操作
int kk=(Integer)list.get(0);  //不进行类型判断,有可能出现ClassCastException

使用泛型,可以将运行时的类型检查搬到编译期实现;同时获取数据时不需要再编码进行类型转换

List<Integer> list=new ArrayList<>();  //从JDK1.7+支持泛型推导
list.add(123);
list.add(new Random());//编译报错
int kk=list.get(0);  //不需要进行强制类型转换

泛型的例子:

public class Student<ID> {
	private ID id;
	public ID getId() {
		return this.id;
	}
	public void setId(ID id) {
		this.id=id;
	}
}


//测试:
Student<String> s1=new Student<>();
//	s1.setId(123); 编译报错,因为123不是String类型
	s1.setId("123");
	
	Student<Integer> s2=new Student<>();
//	s2.setId("123");编译报错,因为"123"不是Integer类型
	s2.setId(123);

声明一个泛型类Generic,使用泛型的语法规则为<名称>,在类中就可以通过名称直接使用这个类型

1 . 如果定义了泛型类,但是引用时不声明泛型值系统则识别泛型为Object类型
2.最后还需要注意:声明一个泛型实例时,传递给形参的实参必须是类类型,而不能使用int或char之类的简单类型。如果不传递类型,则系统默认类型为Object
带两个类型参数的泛型类
如果引用多个类型,可以使用逗号分隔:<S, D>;;类型参数名可以使用任意字符串,建议使用有代表意义的单个字符,以便于和普通类型名区分,如:T代表type,有源数据和目的数据就用S/D,子元素类型用E等。
泛型中的类型参数严格说明集合中装载的数据类型是什么和可以加入什么类型的数据

### Java练习题及解析 #### 1. 类的基本使用 考虑以下类的定义: ```java class Holder<T> { T value; public Holder(T value) { this.value = value; } public T getValue() { return value; } } ``` 该类定义了一个类 `Holder`,其中 `T` 是一个类参数。可以使用该类来存储任何类的对象,并通过 `getValue()` 方法获取该对象。例如,以下代码演示了如何创建一个 `Holder` 实例来存储一个字符串: ```java Holder<String> stringHolder = new Holder<>("Hello"); System.out.println(stringHolder.getValue()); // 输出 "Hello" ``` 如果尝试将错误类的对象传递给 `Holder`,编译器会报错。例如,以下代码会导致编译错误: ```java Holder<Integer> intHolder = new Holder<>("Hello"); // 编译错误 ``` 这是因为 `Holder<Integer>` 要求传入的值必须是 `Integer` 类,而 `"Hello"` 是 `String` 类。 #### 2. 原始类的兼容性 Java 允许将类的实例赋值给原始类的变量,但这种做法不推荐,因为它会失去类安全性。例如: ```java Holder rawHolder = new Holder<String>("Hello"); String value = rawHolder.getValue(); // 不推荐,但可以编译通过 ``` 尽管这段代码可以编译通过,但它失去了带来的类检查。如果尝试从 `rawHolder` 获取一个非 `String` 类的对象,可能会在运行时抛出 `ClassCastException`。 #### 3. 类推断的增强 在 Java 23 中,类推断得到了增强,允许在某些情况下省略显式的类参数。例如: ```java List<String> list = Collections.emptyList(); // Java 23 支持空目标类推断 ``` 在旧版本的 Java 中,必须显式指定类参数: ```java List<String> list = Collections.<String>emptyList(); ``` 这种改进使得代码更加简洁,并减少了冗余的类声明。 #### 4. 可变参数与的结合 Java 允许将可变参数与结合使用。例如,可以定义一个方法来接受可变数量的参数: ```java public static <T> void printValues(T... values) { for (T value : values) { System.out.println(value); } } ``` 调用该方法时,可以传入任意数量的参数: ```java printValues("Apple", "Banana", "Cherry"); // 输出三个字符串 printValues(1, 2, 3); // 输出三个整数 ``` 这种方法在处理不确定数量的输入时非常有用,并且保持了类安全性。 #### 5. 方法的使用 不仅可以用于类,还可以用于方法。例如,定义一个方法来交换两个元素的位置: ```java public static <T> void swap(T[] array, int i, int j) { T temp = array[i]; array[i] = array[j]; array[j] = temp; } ``` 调用该方法时,可以传入任意类的数组和索引: ```java String[] names = {"Alice", "Bob"}; swap(names, 0, 1); System.out.println(Arrays.toString(names)); // 输出 "[Bob, Alice]" ``` 这种方法可以应用于任何类的数组,并且保证了类安全性。 #### 6. 接口的实现 Java 允许定义接口,并由具体的类实现这些接口。例如,定义一个接口 `Container<T>`: ```java interface Container<T> { void add(T item); T get(int index); } ``` 然后,可以实现该接口的具体类: ```java class StringContainer implements Container<String> { private List<String> items = new ArrayList<>(); @Override public void add(String item) { items.add(item); } @Override public String get(int index) { return items.get(index); } } ``` 这样,`StringContainer` 类只能用于处理 `String` 类的对象,确保了类安全性。 #### 7. 的边界限制 Java 支持通过边界限制来约束类参数的范围。例如,定义一个方法,要求类参数必须是 `Number` 的子类: ```java public static <T extends Number> double sum(T[] numbers) { double total = 0; for (T number : numbers) { total += number.doubleValue(); } return total; } ``` 调用该方法时,只能传入 `Number` 的子类数组: ```java Integer[] integers = {1, 2, 3}; Double[] doubles = {1.5, 2.5, 3.5}; System.out.println(sum(integers)); // 输出 6.0 System.out.println(sum(doubles)); // 输出 7.5 ``` 这种方法确保了类的安全性和操作的正确性。 #### 8. 多类参数的使用 Java 支持多个类参数的定义。例如,定义一个类 `Pair<K, V>`,用于存储键值对: ```java class Pair<K, V> { K key; V value; public Pair(K key, V value) { this.key = key; this.value = value; } public K getKey() { return key; } public V getValue() { return value; } } ``` 调用该类时,可以传入任意类的键和值: ```java Pair<String, Integer> pair = new Pair<>("Age", 25); System.out.println(pair.getKey()); // 输出 "Age" System.out.println(pair.getValue()); // 输出 25 ``` 这种方法可以灵活地处理不同类的数据组合。 #### 9. 的通配符使用 Java 支持使用通配符 `?` 来表示未知类。例如,定义一个方法来打印任意类的列表: ```java public static void printList(List<?> list) { for (Object obj : list) { System.out.println(obj); } } ``` 调用该方法时,可以传入任意类的 `List`: ```java List<String> stringList = Arrays.asList("A", "B", "C"); List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3); printList(stringList); // 输出三个字符串 printList(integerList); // 输出三个整数 ``` 这种方法在处理未知类的数据时非常有用,并且保持了类安全性。 #### 10. 的递归类限制 Java 支持递归类限制,允许类参数继承自身。例如,定义一个接口 `SelfBound<T>`: ```java interface SelfBound<T extends SelfBound<T>> { T self(); } ``` 这种设计模式常用于链式调用和构建器模式中,确保返回的类与当前类一致。 --- ###
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