java泛型

本文深入讲解Java泛型的原理和应用,包括泛型方法、有界类型参数等高级概念,通过实例展示了如何使用泛型提高代码复用性和类型安全性。

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)。
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:
实例
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 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

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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