Java泛型——閱讀

時間 2019-11-12

標籤 java 閱讀欄目 Java 简体版

原文原文鏈接

一. 泛型概念的提出（爲何須要泛型）？java

首先，咱們看下下面這段簡短的代碼:編程

 1 public class GenericTest { 
      public static void main(String[] args) { 
              List list = new ArrayList(); 
              list.add("qqyumidi"); 
              list.add("corn"); 
              list.add(100); 
              for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                   String name = (String) list.get(i); // 1
                   System.out.println("name:" + name);                           
             }     
     }
}

定義了一個List類型的集合，先向其中加入了兩個字符串類型的值，隨後加入一個Integer類型的值。這是徹底容許的，由於此時list默認的類型爲Object類型。在以後的循環中，因爲忘記了以前在list中也加入了Integer類型的值或其餘編碼緣由，很容易出現相似於//1中的錯誤。由於編譯階段正常，而運行時會出現「java.lang.ClassCastException」異常。所以，致使此類錯誤編碼過程當中不易發現。app

在如上的編碼過程當中，咱們發現主要存在兩個問題：dom

1.當咱們將一個對象放入集合中，集合不會記住此對象的類型，當再次從集合中取出此對象時，改對象的編譯類型變成了Object類型，但其運行時類型任然爲其自己類型。函數

2.所以，//1處取出集合元素時須要人爲的強制類型轉化到具體的目標類型，且很容易出現「java.lang.ClassCastException」異常。測試

那麼有沒有什麼辦法可使集合可以記住集合內元素各種型，且可以達到只要編譯時不出現問題，運行時就不會出現「java.lang.ClassCastException」異常呢？答案就是使用泛型。this

二.什麼是泛型？編碼

泛型，即「參數化類型」。一提到參數，最熟悉的就是定義方法時有形參，而後調用此方法時傳遞實參。那麼參數化類型怎麼理解呢？顧名思義，就是將類型由原來的具體的類型參數化，相似於方法中的變量參數，此時類型也定義成參數形式（能夠稱之爲類型形參），而後在使用/調用時傳入具體的類型（類型實參）。spa

看着好像有點複雜，首先咱們看下上面那個例子採用泛型的寫法。code

public class GenericTest { 
    public static void main(String[] args) {
         
         /*List list = new ArrayList(); 
         list.add("qqyumidi"); 
         list.add("corn");
         list.add(100); */
         
         List<String> list = new ArrayList<String>();
         list.add("qqyumidi");
         list.add("corn");
         //list.add(100);   // 1  提示編譯錯誤
         for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                String name = list.get(i); 
                System.out.println("name:" + name);
         }
    }
}

採用泛型寫法後，在//1處想加入一個Integer類型的對象時會出現編譯錯誤，經過List<String>，直接限定了list集合中只能含有String類型的元素，從而在//2處無須進行強制類型轉換，由於此時，集合可以記住元素的類型信息，編譯器已經可以確認它是String類型了。

結合上面的泛型定義，咱們知道在List<String>中，String是類型實參，也就是說，相應的List接口中確定含有類型形參。且get()方法的返回結果也直接是此形參類型（也就是對應的傳入的類型實參）。下面就來看看List接口的的具體定義：

public interface List<E> extends Collection<E> { 
        int size(); 
        boolean isEmpty(); 
        boolean contains(Object o); 
        Iterator<E> iterator();
        Object[] toArray();
        <T> T[] toArray(T[] a);
        boolean add(E e);
        boolean remove(Object o);
        boolean containsAll(Collection<?> c);
        boolean addAll(Collection<? extends E> c);
        boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);
        boolean removeAll(Collection<?> c);
        boolean retainAll(Collection<?> c);
        void clear();
        boolean equals(Object o);
        int hashCode();
        E get(int index);
        E set(int index, E element);
        void add(int index, E element);
        E remove(int index);
        int indexOf(Object o);
        int lastIndexOf(Object o);
        ListIterator<E> listIterator();
        ListIterator<E> listIterator(int index);
        List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);
  }

咱們能夠看到，在List接口中採用泛型化定義以後，<E>中的E表示類型形參，能夠接收具體的類型實參，而且此接口定義中，凡是出現E的地方均表示相同的接受自外部的類型實參。

天然的，ArrayList做爲List接口的實現類，其定義形式是：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> 
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
         public boolean add(E e) {
             ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!  
             elementData[size++] = e;
             return true;
         } 
         
         public E get(int index) {
             rangeCheck(index);
             checkForComodification();
             return ArrayList.this.elementData(offset + index);
         }
         
         //...省略掉其餘具體的定義過程
}

由此，咱們從源代碼角度明白了爲何//1處加入Integer類型對象編譯錯誤，且//2處get()到的類型直接就是String類型了。

三.自定義泛型接口、泛型類和泛型方法

從上面的內容中，你們已經明白了泛型的具體運做過程。也知道了接口、類和方法也均可以使用泛型去定義，以及相應的使用。是的，在具體使用時，能夠分爲泛型接口、泛型類和泛型方法。自定義泛型接口、泛型類和泛型方法與上述Java源碼中的List、ArrayList相似。以下，咱們看一個最簡單的泛型類和方法定義：

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {

        Box<String> name = new Box<String>("corn");
        System.out.println("name:" + name.getData());
    }

}

class Box<T> {

    private T data;

    public Box() {

    }

    public Box(T data) {
        this.data = data;
    }

    public T getData() {
        return data;
    }

}

在泛型接口、泛型類和泛型方法的定義過程當中，咱們常見的如T、E、K、V等形式的參數經常使用於表示泛型形參，因爲接收來自外部使用時候傳入的類型實參。那麼對於不一樣傳入的類型實參，生成的相應對象實例的類型是否是同樣的呢？

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {

        Box<String> name = new Box<String>("corn");
        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);

        System.out.println("name class:" + name.getClass());      // com.qqyumidi.Box
        System.out.println("age class:" + age.getClass());        // com.qqyumidi.Box
        System.out.println(name.getClass() == age.getClass());    // true

    }

}

由此，咱們發現，在使用泛型類時，雖然傳入了不一樣的泛型實參，但並無真正意義上生成不一樣的類型，傳入不一樣泛型實參的泛型類在內存上只有一個，即仍是原來的最基本的類型（本實例中爲Box），固然，在邏輯上咱們能夠理解成多個不一樣的泛型類型。究其緣由，在於Java中的泛型這一律念提出的目的，致使其只是做用於代碼編譯階段，在編譯過程當中，對於正確檢驗泛型結果後，會將泛型的相關信息擦出，也就是說，成功編譯事後的class文件中是不包含任何泛型信息的。泛型信息不會進入到運行時階段。

對此總結成一句話：泛型類型在邏輯上看以當作是多個不一樣的類型，實際上都是相同的基本類型。

四.類型通配符

接着上面的結論，咱們知道，Box<Number>和Box<Integer>實際上都是Box類型，如今須要繼續探討一個問題，那麼在邏輯上，相似於Box<Number>和Box<Integer>是否能夠當作具備父子關係的泛型類型呢？爲了弄清這個問題，咱們繼續看下下面這個例子:

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {

        Box<Number> name = new Box<Number>(99);
        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);

        getData(name);
        
        //The method getData(Box<Number>) in the type GenericTest is 
        //not applicable for the arguments (Box<Integer>)
        getData(age);   // 1

    }
    
    public static void getData(Box<Number> data){
        System.out.println("data :" + data.getData());
    }

}

咱們發現，在代碼//1處出現了錯誤提示信息：The method getData(Box<Number>) in the t ype GenericTest is not applicable for the arguments (Box<Integer>)。顯然，經過提示信息，咱們知道Box<Number>在邏輯上不能視爲Box<Integer>的父類。那麼，緣由何在呢？

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {

        Box<Integer> a = new Box<Integer>(712);
        Box<Number> b = a;  // 1
        Box<Float> f = new Box<Float>(3.14f);
        b.setData(f);        // 2

    }

    public static void getData(Box<Number> data) {
        System.out.println("data :" + data.getData());
    }

}

class Box<T> {

    private T data;

    public Box() {

    }

    public Box(T data) {
        setData(data);
    }

    public T getData() {
        return data;
    }

    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }

}

這個例子中，顯然//1和//2處確定會出現錯誤提示的。在此咱們可使用反證法來進行說明。

假設Box<Number>在邏輯上能夠視爲Box<Integer>的父類，那麼//1和//2處將不會有錯誤提示了，那麼問題就出來了，經過getData()方法取出數據時究竟是什麼類型呢？Integer? Float? 仍是Number？且因爲在編程過程當中的順序不可控性，致使在必要的時候必需要進行類型判斷，且進行強制類型轉換。顯然，這與泛型的理念矛盾，所以，在邏輯上Box<Number>不能視爲Box<Integer>的父類。

好，那咱們回過頭來繼續看「類型通配符」中的第一個例子，咱們知道其具體的錯誤提示的深層次緣由了。那麼如何解決呢？總部能再定義一個新的函數吧。這和Java中的多態理念顯然是違背的，所以，咱們須要一個在邏輯上能夠用來表示同時是Box<Integer>和Box<Number>的父類的一個引用類型，由此，類型通配符應運而生。

類型通配符通常是使用 ? 代替具體的類型實參。注意了，此處是類型實參，而不是類型形參！且Box<?>在邏輯上是Box<Integer>、Box<Number>...等全部Box<具體類型實參>的父類。由此，咱們依然能夠定義泛型方法，來完成此類需求。

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {

        Box<String> name = new Box<String>("corn");
        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);
        Box<Number> number = new Box<Number>(314);

        getData(name);
        getData(age);
        getData(number);
    }

    public static void getData(Box<?> data) {
        System.out.println("data :" + data.getData());
    }

}

有時候，咱們還可能聽到類型通配符上限和類型通配符下限。具體有是怎麼樣的呢？

在上面的例子中，若是須要定義一個功能相似於getData()的方法，但對類型實參又有進一步的限制：只能是Number類及其子類。此時，須要用到類型通配符上限。

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {

        Box<String> name = new Box<String>("corn");
        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);
        Box<Number> number = new Box<Number>(314);

        getData(name);
        getData(age);
        getData(number);
        
        //getUpperNumberData(name); // 1
        getUpperNumberData(age);    // 2
        getUpperNumberData(number); // 3
    }

    public static void getData(Box<?> data) {
        System.out.println("data :" + data.getData());
    }
    
    public static void getUpperNumberData(Box<? extends Number> data){
        System.out.println("data :" + data.getData());
    }

}

此時，顯然，在代碼//1處調用將出現錯誤提示，而//2 //3處調用正常。

類型通配符上限經過形如Box<? extends Number>形式定義，相對應的，類型通配符下限爲Box<? super Number>形式，其含義與類型通配符上限正好相反，在此不做過多闡述了。

另外試圖對一個帶通配符的泛型類進行操做的時候，老是會報編譯上的錯誤，以下面例子中的註釋1處的setData方法

package org.js.test;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * User: dev02
 * Date: 16-1-25
 * Time: 下午5:58
 * To change this template use File | Settings | File Templates.
 */
public class GenericTest {
    //泛型測試
    public static void main(String[] args){
        GenericTest.Box<String> boxstring=new GenericTest().new Box<String>("hello world");
        GenericTest.Box<Integer> boxInteger=new GenericTest().new Box<Integer>(123);
        getData(boxstring);
        getData(boxInteger);
    }

    public static void getData(Box<?> box){
       System.out.println("Box："+box.getData());
    }

    public static void setData(Box<?> box){
       // box.setData(1);
    }

    class Box<T> {
        private T data;

        public Box(T data) {
            setData(data);
        }

        public T getData() {
            return data;
        }

        public void setData(T data) {
            this.data = data;
        }
    }
}

五.話外篇

本文中的例子主要是爲了闡述泛型中的一些思想而簡單舉出的，並不必定有着實際的可用性。另外，一提到泛型，相信你們用到最多的就是在集合中，其實，在實際的編程過程當中，本身可使用泛型去簡化開發，且能很好的保證代碼質量。

相關標籤/搜索