泛型基礎【介紹泛型、泛型類、泛型方法、通配符、擦除】

什麼是泛型？

Java泛型設計原則：只要在編譯時期沒有出現警告，那麼運行時期就不會出現ClassCastException異常

泛型：把類型明確的工做推遲到建立對象或調用方法的時候纔去明確的特殊的類型

參數化類型:

• 把類型看成是參數同樣傳遞
• <數據類型> 只能是引用類型

相關術語：

• ArrayList<E>中的E稱爲類型參數變量
• ArrayList<Integer>中的Integer稱爲實際類型參數
• 整個稱爲ArrayList<E>泛型類型
• 整個ArrayList<Integer>稱爲參數化的類型ParameterizedType

爲何須要泛型

早期Java是使用Object來表明任意類型的，可是向下轉型有強轉的問題，這樣程序就不太安全

首先，咱們來試想一下：沒有泛型，集合會怎麼樣

• Collection、Map集合對元素的類型是沒有任何限制的。原本個人Collection集合裝載的是所有的Dog對象，可是外邊把Cat對象存儲到集合中，是沒有任何語法錯誤的。
• 把對象扔進集合中，集合是不知道元素的類型是什麼的，僅僅知道是Object。所以在get()的時候，返回的是Object。外邊獲取該對象，還須要強制轉換

有了泛型之後：

• 代碼更加簡潔【不用強制轉換】
• 程序更加健壯【只要編譯時期沒有警告，那麼運行時期就不會出現ClassCastException異常】
• 可讀性和穩定性【在編寫集合的時候，就限定了類型】

使用加強for遍歷集合

在建立集合的時候，咱們明確了集合的類型了，因此咱們可使用加強for來遍歷集合！

//建立集合對象
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");

        //遍歷,因爲明確了類型.咱們能夠加強for
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }

基礎

泛型類

泛型類就是把泛型定義在類上，用戶使用該類的時候，才把類型明確下來….這樣的話，用戶明確了什麼類型，該類就表明着什麼類型…用戶在使用的時候就不用擔憂強轉的問題，運行時轉換異常的問題了。

• 在類上定義的泛型，在類的方法中也可使用！

/* 1:把泛型定義在類上 2:類型變量定義在類上,方法中也可使用 */
public class ObjectTool<T> {
    private T obj;

    public T getObj() {
        return obj;
    }

    public void setObj(T obj) {
        this.obj = obj;
    }
}

• 測試代碼：

用戶想要使用哪一種類型，就在建立的時候指定類型。使用的時候，該類就會自動轉換成用戶想要使用的類型了。

public static void main(String[] args) {
        //建立對象並指定元素類型
        ObjectTool<String> tool = new ObjectTool<>();

        tool.setObj(new String("鍾福成"));
        String s = tool.getObj();
        System.out.println(s);


        //建立對象並指定元素類型
        ObjectTool<Integer> objectTool = new ObjectTool<>();
        /** * 若是我在這個對象裏傳入的是String類型的,它在編譯時期就經過不了了. */
        objectTool.setObj(10);
        int i = objectTool.getObj();
        System.out.println(i);
    }

泛型方法

前面已經介紹了泛型類了，在類上定義的泛型，在方法中也可使用…..

如今呢，咱們可能就僅僅在某一個方法上須要使用泛型….外界僅僅是關心該方法，不關心類其餘的屬性…這樣的話，咱們在整個類上定義泛型，未免就有些大題小做了。

• 定義泛型方法….泛型是先定義後使用的

//定義泛型方法..
    public <T> void show(T t) {
        System.out.println(t);

    }

• 測試代碼：

用戶傳遞進來的是什麼類型，返回值就是什麼類型了

public static void main(String[] args) {
        //建立對象
        ObjectTool tool = new ObjectTool();

        //調用方法,傳入的參數是什麼類型,返回值就是什麼類型
        tool.show("hello");
        tool.show(12);
        tool.show(12.5);

    }

泛型類派生出的子類

前面咱們已經定義了泛型類，泛型類是擁有泛型這個特性的類，它本質上仍是一個Java類，那麼它就能夠被繼承

那它是怎麼被繼承的呢？？這裏分兩種狀況

1. 子類明確泛型類的類型參數變量
2. 子類不明確泛型類的類型參數變量

子類明確泛型類的類型參數變量

• 泛型接口

/* 把泛型定義在接口上 */
public interface Inter<T> {
    public abstract void show(T t);

}

• 實現泛型接口的類…..

/** * 子類明確泛型類的類型參數變量: */

public class InterImpl implements Inter<String> {
    @Override
    public void show(String s) {
        System.out.println(s);

    }
}

子類不明確泛型類的類型參數變量

• 當子類不明確泛型類的類型參數變量時，外界使用子類的時候，也須要傳遞類型參數變量進來，在實現類上須要定義出類型參數變量

/** * 子類不明確泛型類的類型參數變量: * 實現類也要定義出<T>類型的 * */
public class InterImpl<T> implements Inter<T> {

    @Override
    public void show(T t) {
        System.out.println(t);

    }
}

測試代碼；

public static void main(String[] args) {
        //測試第一種狀況
        //Inter<String> i = new InterImpl();
        //i.show("hello");

        //第二種狀況測試
        Inter<String> ii = new InterImpl<>();
        ii.show("100");

    }

值得注意的是：

• 實現類的要是重寫父類的方法，返回值的類型是要和父類同樣的！
• 類上聲明的泛形只對非靜態成員有效

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類型通配符

爲何須要類型通配符？？？？咱們來看一個需求…….

如今有個需求：方法接收一個集合參數，遍歷集合並把集合元素打印出來，怎麼辦？

• 按照咱們沒有學習泛型以前，咱們可能會這樣作：

public void test(List list){


    for(int i=0;i<list.size();i++){

        System.out.println(list.get(i));

    }
}

上面的代碼是正確的，只不過在編譯的時候會出現警告，說沒有肯定集合元素的類型….這樣是不優雅的…

• 那咱們學習了泛型了，如今要怎麼作呢？？有的人可能會這樣作：

public void test(List<Object> list){


    for(int i=0;i<list.size();i++){

        System.out.println(list.get(i));

    }
}

這樣作語法是沒毛病的，可是這裏十分值得注意的是：該test()方法只能遍歷裝載着Object的集合！！！

強調：泛型中的<Object>並非像之前那樣有繼承關係的，也就是說List<Object>和List<String>是毫無關係的！！！！

那如今咋辦？？？咱們是不清楚List集合裝載的元素是什麼類型的，List<Objcet>這樣是行不通的……..因而Java泛型提供了類型通配符 ?

因此代碼應該改爲這樣：

public void test(List<?> list){


    for(int i=0;i<list.size();i++){

        System.out.println(list.get(i));

    }
}

?號通配符表示能夠匹配任意類型，任意的Java類均可以匹配…..

如今很是值得注意的是，當咱們使用?號通配符的時候：就只能調對象與類型無關的方法，不能調用對象與類型有關的方法。

記住，只能調用與對象無關的方法，不能調用對象與類型有關的方法。由於直到外界使用才知道具體的類型是什麼。也就是說，在上面的List集合，我是不能使用add()方法的。由於add()方法是把對象丟進集合中，而如今我是不知道對象的類型是什麼。

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設定通配符上限

首先，咱們來看一下設定通配符上限用在哪裏….

如今，我想接收一個List集合，它只能操做數字類型的元素【Float、Integer、Double、Byte等數字類型都行】，怎麼作？？？

咱們學習了通配符，可是若是直接使用通配符的話，該集合就不是隻能操做數字了。所以咱們須要用到設定通配符上限

List<? extends Number>

上面的代碼表示的是：List集合裝載的元素只能是Number的子類或自身

public static void main(String[] args) {


        //List集合裝載的是Integer，能夠調用該方法
        List<Integer> integer = new ArrayList<>();
        test(integer);

        //List集合裝載的是String，在編譯時期就報錯了
        List<String> strings = new ArrayList<>();
        test(strings);

    }


    public static void test(List<? extends Number> list) {

    }

設定通配符下限

既然上面咱們已經說了如何設定通配符的上限，那麼設定通配符的下限也不是陌生的事了。直接來看語法吧

//傳遞進來的只能是Type或Type的父類
    <? super Type>

設定通配符的下限這並很多見，在TreeSet集合中就有….咱們來看一下

public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
        this(new TreeMap<>(comparator));
    }

那它有什麼用呢？？咱們來想一下，當咱們想要建立一個TreeSet<String>類型的變量的時候，並傳入一個能夠比較String大小的Comparator。

那麼這個Comparator的選擇就有不少了，它能夠是Comparator<String>，還能夠是類型參數是String的父類，好比說Comparator<Objcet>….

這樣作，就很是靈活了。也就是說，只要它可以比較字符串大小，就好了

值得注意的是：不管是設定通配符上限仍是下限，都是不能操做與對象有關的方法，只要涉及到了通配符，它的類型都是不肯定的！

通配符和泛型方法

大多時候，咱們均可以使用泛型方法來代替通配符的…..

//使用通配符
    public static void test(List<?> list) {

    }

    //使用泛型方法
    public <T> void  test2(List<T> t) {

    }

上面這兩個方法都是能夠的…..那麼如今問題來了，咱們使用通配符仍是使用泛型方法呢？？

原則：

• 若是參數之間的類型有依賴關係，或者返回值是與參數之間有依賴關係的。那麼就使用泛型方法
• 若是沒有依賴關係的，就使用通配符，通配符會靈活一些.

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擦除

泛型是提供給javac編譯器使用的，它用於限定集合的輸入類型，讓編譯器在源代碼級別上，即擋住向集合中插入非法數據。但編譯器編譯完帶有泛形的java程序後，生成的class文件中將再也不帶有泛形信息，以此使程序運行效率不受到影響，這個過程稱之爲「擦除」。

兼容性

JDK5提出了泛型這個概念，可是JDK5之前是沒有泛型的。也就是泛型是須要兼容JDK5如下的集合的。

當把帶有泛型特性的集合賦值給老版本的集合時候，會把泛型給擦除了。

值得注意的是：它保留的就類型參數的上限。

List<String> list = new ArrayList<>();

        //類型被擦除了，保留的是類型的上限，String的上限就是Object
        List list1 = list;

若是我把沒有類型參數的集合賦值給帶有類型參數的集合賦值，這又會怎麼樣？？

List list = new ArrayList();
        List<String> list2 = list;

它也不會報錯，僅僅是提示「未經檢查的轉換」

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