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什么是Java泛型?
阅读量:6239 次
发布时间:2019-06-22

本文共 8263 字,大约阅读时间需要 27 分钟。

①为什么要使用泛型?

引入例子

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);        }    }}

 

 

 上述代码在编译器没有问题,但在运行期间,将会报错。因为List的add方法的参数为object,如果不知道List类型时,通过强转获值,这时就会报错了。因为编译阶段正常,而运行时会出现“java.lang.ClassCastException”异常。因此,导致此类错误编码过程中不易发现。

 在如上的编码过程中,我们发现主要存在两个问题:

1.将对象放入集合的时候,集合不会记住对象的类型,当再次从集合中取出此对象时,改对象的编译类型变成了Object类型,但运行时的类型仍然是其本身类型。 

2.因此,//1处取出集合元素时要人为的强制转化到具体的目标类型,且很容易出现java.lang.ClassCastException异常

 

 (这个例子,是我在一篇博客里找的我能读懂的引入泛型的例子,可是我执行的时候报错了,错的内容是java:4: error: cannot find symbol,可能是我的jdk版本不对,我想把关于泛型的例子尽快整理完,这个错就暂时先放这里了。知道具体错的朋友,请在评论区给我留言,谢谢。)

怎么样才能让集合记住集合内部元素各个类型,且能够达到只要编译时不出现问题,运行时就不出现java.lang.ClassCastException异常呢?答案就是使用泛型。

 

 ②什么是泛型?

泛型,即“参数化类型”。一提到参数,最熟悉的就是定义方法时有形参,然后调用此方法时传递实参。那么也将类型由原来的具体的类型参数化,类似于方法中的变量参数,类型也定义成参数形式(称之为类型形参),然后在使用时传入具体的类型(类型实参)

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        List
list = new ArrayList
(); list.add("qqyumidi"); list.add("corn"); //list.add(100); // 1 提示编译错误 for (int i = 0; i < list.size(); i++) { String name = list.get(i); // 2 System.out.println("name:" + name); } }}

  

 

 采用泛型写法后,在//1处想加入一个Integer类型的对象时会出现编译错误,通过List<String>,直接限定了list集合中只能含有String类型的元素,从而在//2处无须进行强制类型转换,因为此时,集合能够记住元素的类型信息,编译器已经能够确认它是String类型了。

结合上面的泛型定义,我们知道在List<String>中,String是类型实参,也就是说,相应的List接口中肯定含有类型形参。且get()方法的返回结果也直接是此形参类型(也就是对应的类型实参)。下面就来看看List接口的具体定义

 

③List接口的具体定义:

public interface List
extends Collection
{ int size(); boolean isEmpty(); boolean contains(Object o); Iterator
iterator(); Object[] toArray();
T[] toArray(T[] a); boolean add(E e); boolean remove(Object o); boolean containsAll(Collection
c); boolean addAll(Collection
c); boolean addAll(int index, Collection
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
listIterator(); ListIterator
listIterator(int index); List
subList(int fromIndex, int toIndex);}

从上面的代码可以看到,在List接口中采用泛型化定义后,<E>中的E表示类型形参,可以接受具体的类型实参,并且在此接口定义中,凡是出现E的地方均表示相同的接受自外部的类型实参。  

 

④ArrayList作为List接口的实现类,其定义形式是:

public class ArrayList
extends AbstractList
implements List
, 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); } //...省略掉其他具体的定义过程}

由此,我们从源代码角度明白了为什么//1处加入Integer类型对象编译错误,且//2处get()到的类型直接就是String类型了。 (这里由于基础薄弱,我没看明白)

 

 

⑤自定义泛型接口、泛型类和泛型方法

从上面的内容中,大家已经明白了泛型的具体运作过程。也知道了接口、类和方法也都可以使用泛型去定义,以及相应的使用。是的,在具体使用时,可以分为泛型接口、泛型类和泛型方法。

自定义泛型接口,泛型类和泛型方法与上述Java源码中的List、ArrayList类似。下面是一个最简单的泛型类和方法定义:

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        Box
name = new Box
("corn"); System.out.println("name:" + name.getData()); }}class Box
{ private T data; public Box() { } public Box(T data) { this.data = data; } public T getData() { return data; }}

  

 

⑥在泛型接口、泛型类和泛型方法定义过程中,我们常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型形参,由于接受来自外部使用时候传入的类型实参。那么对于不同传入的类型实参,生成的相应对象实例的类型是不是一样的呢?

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        Box
name = new Box
("corn"); Box
age = new Box
(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,我们发现,在使用泛型类时,虽然传入了不同的泛型实参,但并没有真正意义上生成不同的类型,传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个,即还是原来的最基本的类型(本实例中为Box),当然,在逻辑上我们可以理解成多个不同的泛型类型。

究其原因,在于Java中的泛型这一概念提出的目的,导致其只是作用于代码编译阶段,在编译过程中,对于正确检验泛型结果后,会将泛型的相关信息擦出,也就是说,成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。泛型信息不会进入到运行时阶段。

对此总结成一句话:泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型,实际上都是相同的基本类型。

 

⑦类型通配符

接着上面的结论,我们知道,Box<Number>和Box<Integer>实际上都是Box类型,现在需要继续探讨一个问题,那么在逻辑上,类似于Box<Number>和Box<Integer>是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢?

为了弄清这个问题,我们继续看下下面这个例子:

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        Box
name = new Box
(99); Box
age = new Box
(712); getData(name); //The method getData(Box
) in the type GenericTest is //not applicable for the arguments (Box
) getData(age); // 1 } public static void getData(Box
data){ System.out.println("data :" + data.getData()); }}

  

我们发现,在代码//1处出现了错误提示信息:The method getData(Box<Number>) in the t ype GenericTest is not applicable for the arguments (Box<Integer>)。显然,通过提示信息,我们知道Box<Number>在逻辑上不能视为Box<Integer>的父类。那么,原因何在呢?

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        Box
a = new Box
(712); Box
b = a; // 1 Box
f = new Box
(3.14f); b.setData(f); // 2 } public static void getData(Box
data) { System.out.println("data :" + data.getData()); }}class Box
{ private T data; public Box() { } public Box(T data) { setData(data); } public T getData() { return data; } public void setData(T data) { this.data = data; }}

  

这个例子中,显然//1和//2处肯定会出现错误提示的。在此我们可以使用反证法来进行说明。

假设Box<Number>在逻辑上可以视为Box<Integer>的父类,那么//1和//2处将不会有错误提示了,那么问题就出来了,通过getData()方法取出数据时到底是什么类型呢?Integer? Float? 还是Number?且由于在编程过程中的顺序不可控性,导致在必要的时候必须要进行类型判断,且进行强制类型转换。显然,这与泛型的理念矛盾,因此,在逻辑上Box<Number>不能视为Box<Integer>的父类。

好,那我们回过头来继续看“类型通配符”中的第一个例子,我们知道其具体的错误提示的深层次原因了。那么如何解决呢?总部能再定义一个新的函数吧。这和Java中的多态理念显然是违背的,因此,需要一个在逻辑上可以用来表示同时是Box<Integer>和Box<Number>的父类的一个引用类型,由此,类型通配符应用而生。类型通配符一般是使用?代替具体的类型实参,不是类型形参,且Box<2> 在逻辑上是Box<Integer>、Box<Number>...等所有Box<具体类型实参>的父类。由此,我们依然可以定义泛型方法,来完成此类需求。

 

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        Box
name = new Box
("corn"); Box
age = new Box
(712); Box
number = new Box
(314); getData(name); getData(age); getData(number); } public static void getData(Box
data) { System.out.println("data :" + data.getData()); }}

 

  

⑧有时候,我们还可能听到类型通配符上限和类型通配符下限。具体有是怎么样的呢?

在上面的例子中,如果需要定义一个功能类似于getData()的方法,但对类型实参又有进一步的限制:只能是Number类及其子类。此时,需要用到类型通配符上限。

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        Box
name = new Box
("corn"); Box
age = new Box
(712); Box
number = new Box
(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
data){ System.out.println("data :" + data.getData()); }}

  

此时,显然,在代码//1处调用将出现错误提示,而//2 //3处调用正常。

类型通配符上限通过形如Box<? extends Number>形式定义,类型通配符下限为Box<? super Number>形式,其含义与类型通配符上限正好相反,在此不作过多阐述了

 

⑨话外篇

本文中的例子主要是为了阐述泛型中的一些思想而简单举出的,并不一定有着实际的可用性。另外,一提到泛型,相信大家用到最多的就是在集合中,其实,在实际的编程过程中,自己可以使用泛型去简化开发,且能很好的保证代码质量。并且还要注意的一点是,Java中没有所谓的泛型数组一说。

对于泛型,最主要的还是需要理解其背后的思想和目的。

转载于:https://www.cnblogs.com/baxianhua/p/9194369.html

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