泛型的定义、用法与类型通配符的使用方式
程序员文章站
2022-03-26 21:49:34
泛型是什么? 泛型本质是指类型参数化。意思是允许在定义类、接口、方法时使用类型形参,当使用时指定具体类型,所有使用该泛型参数的地方都被统一化,保证类型一致。如果未指定具体类型,默认是Object类型。集合体系中的所有类都增加了泛型,泛型也主要用在集合。 泛型的定义 泛型类:public class ......
泛型是什么?
泛型本质是指类型参数化。意思是允许在定义类、接口、方法时使用类型形参,当使用时指定具体类型,所有使用该泛型参数的地方都被统一化,保证类型一致。如果未指定具体类型,默认是Object类型。集合体系中的所有类都增加了泛型,泛型也主要用在集合。
泛型的定义
泛型类:public class Demo<T> {} ,T表示未知类型。
泛型接口:public interface ImplDemo<T,V>{} ,和定义类一样(接口就是一个特殊类)。
泛型方法:public <T> void demo1(T name){System.out.println(name);} , public <T> T demo2(T t){ return t;}
泛型的好处
- 编译时确定类型,保证类型安全,避免类型转换异常。
- 避免了强制类型转换。
- 代码利于重用,增加通用性。
泛型的限制和规则
- 泛型的类型参数只能是引用类型,不能使用值类型。
- 泛型的类型参数可以有多个。
- 泛型类不是真正存在的类,不能使用instanceof运算符。
- 泛型类的类型参数不能用在静态申明。
- 如果定义了泛型,不指定具体类型,泛型默认指定为Ojbect类型。
- 泛型使用?作为类型通配符,表示未知类型,可以匹配任何类型。因为是未知,所以无法添加元素。
- 类型通配符上限:<? extends T>,?代表是T类型本身或者是T的子类型。常用于泛型方法,避免类型转换。
- 类型通配符下限。<? super T>,?代表T类型本身或者是T的父类型。
- 除了通配符可以实现限制,类、接口和方法中定义的泛型参数也能限制上限和下限。
泛型代码实例
接下来,使用代码来演示泛型的用途,建议使用目录查看具体内容。
集合类演示泛型
//未指定泛型 TreeSet ts = new TreeSet(); ts.add(10); ts.add(25); ts.add("30"); System.out.println(ts);//运行时报错,类型转换异常 //mode 2 TreeSet<Integer> ts2 = new TreeSet<>(); ts2.add(10); ts2.add(25); ts2.add("30"); //编译器提示报错,无法添加非Integer类型
未使用泛型时,可以添加任意元素,因为TreeSet会比较每一个元素,所以运行时会引发类型转换异常。使用泛型后,只能添加同一个类型,所以不会出错。
定义泛型类
public class Person<T> { private T name;//类型是未知的 public Person(T name) { this.name = name; } public T getName() { return name; } public void sexName(T name) { this.name = name; } }在上面实例中,Person类定义成泛型类,成员变量name的类型指定为T,表示未知类型。实例化该类对象后,可以看到name的类型是Object,表示可以接收任何类型。
Person p = new Person(10); //new Person(Object name)加上泛型后
//使用泛型两种方式 Person<String> ps = new Person<String>(); //new Person<String>(String name) Person<String> ps = new Person<>();//new Person<>(T name)第一种,会直接确定参数类型是什么,而第二种的参数类型是T ,但如果加入的非String类型,编译器会检查并报错。两者区别不大。在JDK1.7之后使用第二种,会自动检查泛型,可以省略后部分<>的泛型参数,建议使用第二种。
定义泛型接口
interface A<T>{ void display(T value); T getValue(T v); } //未对泛型接口指定具体类型 public class Person implements A{ @Override public void display(Object obj) { System.out.println(); } @Override public Object getValue(Object v) { return null; } }
//泛型接口 interface A<T>{ void display(T value); T getValue(T v); } //为泛型接口指定具体类型 public class Person implements A<String>{ @Override public void display(String value) { } @Override public String getValue(String v) { return null; } }泛型接口指定具体类型后,所有使用了该泛型参数的地方都被统一化。其实泛型接口和泛型类是一样的写法。
定义泛型方法
先使用常规方法进行对比。
public static void main(String[] args) { int[] arr = new int[] {1, 8, 15, 6, 3}; double[] douArr = {10.5, 25.1, 4.9, 1.8}; String[] strArr = {"我","是","字","符","串"}; forArr(strArr); } //遍历数组的重载方法,支持int和double类型 public static void forArr(int[] arr) { for(int i=0; i<arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } } //重载了 public static void forArr(double[] arr) { for(double d : arr) { System.out.println(d); } } //…… //……
如上所示,如果想遍历Stirng类型数组,那就还要再次重载代码,如果是八种类型都有,代码量非常庞大。使用泛型方法全部通用,代码如下:
public static void main(String[] args) { Integer[] arr = {1, 8, 15, 6, 3}; Double[] douArr = {10.5, 25.1, 4.9, 1.8}; String[] strArr = {"我","是","字","符","串"}; forArrGenric(strArr); } //泛型方法 public static <T> void forArrGenric(T[] arr) { for(int i=0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } }只需定义一个泛型方法,根据运行时传入的参数类型,动态地获取类型,就能做到遍历所有类型数组。但需要注意,泛型的类型参数只能是引用类型,值类型无法在泛型中使用,所以上面的数组都改成了引用类型。值类型需要使用对应的包装类类型。
使用类型通配符
使用之前,先使用常规方式来进行比较。
public static void main(String[] args) { HashSet hs = new HashSet(); hs.add("A"); hs.add("QQ"); hs.add("Alipay"); new Test2().test2(hs); } //普通遍历Set集合,Set是泛型接口,没指定具体泛型参数会引起警告 public void test(Set s) { for(Object o : s) System.out.println(o); } //增加泛型参数,参数类型是Set<Object> public void test2(Set<Object> s) { for(Object o : s) System.out.println(o); }方法参数的Set集合使用了泛型参数<Object>,方便将参数类型转换成Object,看起来没什么错。当传入一个带泛型参数的集合时,会出现编译错误。代码如下:
public static void main(String[] args) { HashSet<String> hs = new HashSet(); hs.add("A"); hs.add("QQ"); hs.add("Alipay"); new Test2().test2(hs); //error } //增加泛型参数,参数类型是Set<Object> public void test2(Set<Object> s) { for(Object o : s) System.out.println(o); }因为泛型类不是真正存在的类,所以Set<String>和Set<Object>不存在关系,自然无法作为参数传入进去。这时我们就可以使用类型通配符,如下:
//使用类型通配符作为类型参数 public void test2(Set<?> s) { for(Object o : s) System.out.println(o); }
Set<?>表示可以匹配任意的泛型Set。虽然可以使用各种泛型Set了。但弊端就是类型未知,所以无法添加元素。还有范围过于广泛,所以这时可以考虑限制的类型通配符。
限制的类型通配符
上面代码只要是泛型Set都允许被遍历,如果只想类型通配符表示一个类和其子类本身呢?设置类型通配符上限,代码如下:
public class Test2 { public static void main(String[] args) { ArrayList<Test2> ar = new ArrayList<>(); List<Test3> lt = new ArrayList<>(); List<String> lStr = new ArrayList<>(); demo(ar); demo(lt); demo(lStr); //error } //限制的类型通配符 public static void demo(List<? extends Test2> t) { for(int i = 0; i < t.size(); i++) { System.out.println(t.get(i)); } } } class Test3 extends Test2{}//子类<? extends T>:表示类型是T本身或者是T类型的子类类型。
<? super T>:表示类型是T类型本身或者是T类型的父类类型。叫做类型通配符的下限。使用方式都差不多。
泛型为何不能应用于静态申明的实例解析
先给一个例子,在静态变量中和静态代码块中使用泛型。
public class Test<T> { public static T name; //error public T sex ; static { T ab; //error } }报出异常:不能使一个静态引用指向一个非静态的类型 T。静态和非静态之分就在于静态是编译时类型,动态是运行时类型。T代表未知类型,如果可以用于静态申明,因为是未知类型,系统没法指定初始值,手动赋值也不行,因为不知道啥类型,只有运行时才可以指定。而泛型存在的意义就是为了动态指定具体类型,增强灵活性和通用性,所以用于静态声明违背了使用原则。为什么实例变量和实例方法可以使用呢?因为当你使用实例变量或者方法时,就说明对象存在了,即代表泛型参数也指定了。未指定具体类型默认是Object类型。
为什么静态方法中可以定义泛型方法呢?
先给三个实例,我们来慢慢分析。
public class Test<T> { public static void main(String[] args) { } //泛型方法 public T demo1(T t) { return t; } //静态方法使用泛型参数 // public static T demo2(T t) { return t;} //定义泛型静态方法 public static <W> void demo3(W w) { System.out.println(w); } }首先,要明确一点,泛型作用是确定具体类型。先看一个泛型方法,使用了泛型参数T作为返回值,当使用对象时来调用该方法时,T类型会变成具体类型。第二个泛型方法是静态的,使用了T作为返回值和方法参数类型,但是静态方法是属于类的,类直接调用的话,T类型无法指定具体类型,那么该方法就没有意义。所以直接报错。第三个也是静态方法,但是该静态方法是自定义一个泛型参数,并非使用类型参数。所以当传入一个具体类型时,该静态方法的<W>就是具体类型了。两者静态方法的区别就是一个是使用泛型参数,一个是定义泛型方法。