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泛型进阶

程序员文章站 2022-05-23 15:32:29
...

1.定义

泛型是Java SE 1.5 的新特性,《Java 核心技术》中对泛型的定义是: 

“泛型” 意味着编写的代码可以被不同类型的对象所重用。

可见泛型的提出是为了编写重用性更好的代码。

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。 

 

2.意义

实际上引入泛型的主要目标有以下几点:

  • 类型安全 

    • 泛型的主要目标是提高 Java 程序的类型安全

    • 编译时期就可以检查出因 Java 类型不正确导致的 ClassCastException 异常

    • 符合越早出错代价越小原则

  • 消除强制类型转换 

    • 泛型的一个附带好处是,使用时直接得到目标类型,消除许多强制类型转换

    • 所得即所需,这使得代码更加可读,并且减少了出错机会

  • 潜在的性能收益 

    • 由于泛型的实现方式,支持泛型(几乎)不需要 JVM 或类文件更改

    • 所有工作都在编译器中完成

    • 编译器生成的代码跟不使用泛型(和强制类型转换)时所写的代码几乎一致,只是更能确保类型安全而已

3.泛型类

package com.life.generic;

/**
 * 	泛型类: <泛型标识:可以随便写任意标识号,标识指定的泛型的类型>
 * @param <T>	此处T可以随便写为任意标识,常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
 * 				在实例化泛型类时,必须指定T的具体类型
 */
public class Generic<T> {
	// key这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定
	private T key;

	public Generic(T key) { // 泛型构造方法形参key的类型也为T,T的类型由外部指定
		this.key = key;
	}

	public T getKey() { // 泛型方法getKey的返回值类型为T,T的类型由外部指定
		return key;
	}

	
	public static void main(String[] args) {
		
		/**
		 * 	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
		 * 	传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同,
		 */
		Generic<Integer> intger = new Generic<Integer>(12345);
		Integer ikey = intger.getKey();
		Generic<String> str = new Generic<String>("你好");
		String skey = str.getKey();
		
		/**
		 * 	在使用泛型的时候如果传入泛型实参,则会根据传入的泛型实参做相应的限制,此时泛型才会起到本应起到的限制作用。
		 * 如果不传入泛型类型实参的话,在泛型类中使用泛型的方法或成员变量定义的类型可以为任何的类型。
		 */
		Generic bool = new Generic(false);
		Object key2 = bool.getKey();//此时返回的类型为Object,而不是Boolean,因为创建的手没有指定类型
	}
}

注意:

  • 泛型的类型参数只能是类类型,不能是简单类型。
  • 不能对确切的泛型类型使用instanceof操作。如下面的操作是非法的,编译时会出错。
  • 泛型进阶

 

4.泛型接口

当实现泛型接口的类,未传入泛型实参时:

/**
 * 未传入泛型实参时,与泛型类的定义相同,在声明类的时候,需将泛型的声明也一起加到类中
 * 即:class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
 * 如果不声明泛型,如:class FruitGenerator implements Generator<T>,编译器会报错:"Unknown class"
 */
class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
    @Override
    public T next() {
        return null;
    }
}

当实现泛型接口的类,传入泛型实参时:

/**
 * 传入泛型实参时:
 * 定义一个生产器实现这个接口,虽然我们只创建了一个泛型接口Generator<T>
 * 但是我们可以为T传入无数个实参,形成无数种类型的Generator接口。
 * 在实现类实现泛型接口时,如已将泛型类型传入实参类型,则所有使用泛型的地方都要替换成传入的实参类型
 * 即:Generator<T>,public T next();中的的T都要替换成传入的String类型。
 */
public class FruitGenerator implements Generator<String> {

    private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};

    @Override
    public String next() {
        Random rand = new Random();
        return fruits[rand.nextInt(3)];
    }
}

 

5.通配符

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类型通配符一般是使用?代替具体的类型实参,注意了,此处’?’是类型实参,而不是类型形参 。和Number、String、Integer一样都是一种实际的类型,可以把?看成所有类型的父类。是一种真实的类型。

可以解决当具体类型不确定的时候,这个通配符就是 ?  ;当操作类型时,不需要使用类型的具体功能时,只使用Object类中的功能。那么可以用 ? 通配符来表未知类型。

 

6.泛型方法

泛型方法,是在调用方法的时候指明泛型的具体类型。

       定义泛型方法语法格式如下:

泛型进阶

      

       调用泛型方法语法格式如下:

泛型进阶

 

       说明一下,定义泛型方法时,必须在返回值前边加一个<T>,来声明这是一个泛型方法,持有一个泛型T,然后才可以用泛型T作为方法的返回值。

       Class<T>的作用就是指明泛型的具体类型,而Class<T>类型的变量c,可以用来创建泛型类的对象。

       为什么要用变量c来创建对象呢?既然是泛型方法,就代表着我们不知道具体的类型是什么,也不知道构造方法如何,因此没有办法去new一个对象,但可以利用变量c的newInstance方法去创建对象,也就是利用反射创建对象。

       泛型方法要求的参数是Class<T>类型,而Class.forName()方法的返回值也是Class<T>,因此可以用Class.forName()作为参数。其中,forName()方法中的参数是何种类型,返回的Class<T>就是何种类型。在本例中,forName()方法中传入的是User类的完整路径,因此返回的是Class<User>类型的对象,因此调用泛型方法时,变量c的类型就是Class<User>,因此泛型方法中的泛型T就被指明为User,因此变量obj的类型为User。

       当然,泛型方法不是仅仅可以有一个参数Class<T>,可以根据需要添加其他参数。

       为什么要使用泛型方法呢?因为泛型类要在实例化的时候就指明类型,如果想换一种类型,不得不重新new一次,可能不够灵活;而泛型方法可以在调用的时候指明类型,更加灵活。

6.1类中的泛型方法

泛型进阶

 

6.2泛型方法与可变参数

再看一个泛型方法和可变参数的例子:

public <T> void printMsg( T... args){
    for(T t : args){
        Log.d("泛型测试","t is " + t);
    }
}
printMsg("111",222,"aaaa","2323.4",55.55);
  •  

6.3静态方法与泛型

静态方法有一种情况需要注意一下,那就是在类中的静态方法使用泛型:静态方法无法访问类上定义的泛型;如果静态方法操作的引用数据类型不确定的时候,必须要将泛型定义在方法上。

即:如果静态方法要使用泛型的话,必须将静态方法也定义成泛型方法 。

public class StaticGenerator<T> {
    ....
    ....
    /**
     * 如果在类中定义使用泛型的静态方法,需要添加额外的泛型声明(将这个方法定义成泛型方法)
     * 即使静态方法要使用泛型类中已经声明过的泛型也不可以。
     * 如:public static void show(T t){..},此时编译器会提示错误信息:
          "StaticGenerator cannot be refrenced from static context"
     */
    public static <T> void show(T t){

    }
}

泛型方法总结

泛型方法能使方法独立于类而产生变化,以下是一个基本的指导原则:

无论何时,如果你能做到,你就该尽量使用泛型方法。也就是说,如果使用泛型方法将整个类泛型化,那么就应该使用泛型方法。另外对于一个static的方法而已,无法访问泛型类型的参数。所以如果static方法要使用泛型能力,就必须使其成为泛型方法。

 

7.泛型边界

<? extends T> 指定上界T

<? super T>  指定下界T