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java泛型详解

1、什么是java泛型?

泛型是Java SE 1.5的新特性,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。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中,分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

2、为什么需要泛型?

Java语言引入泛型的好处是安全简单。可以将运行时错误提前到编译时错误。

在Java SE 1.5之前,没有泛型的情况的下,通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”,“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换,而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况,编译器可能不提示错误,在运行的时候才出现异常,这是一个安全隐患。泛型的好处是在编译的时候检查类型安全,并且所有的强制转换都是自动和隐式的,提高代码的重用率。

package Generics;

class SimpleGen {
    private Object ob;

    public SimpleGen(Object ob) {
        this.ob = ob;
    }

    public Object getOb() {
        return ob;
    }

    public void setOb(Object ob) {
        this.ob = ob;
    }

    public void showType() {
        System.out.println(ob.getClass().getName());
    }
}

public class SimpleGenDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        SimpleGen sg = new SimpleGen(new Integer(99));
        sg.showType();
        int i = (Integer) sg.getOb(); //强制类型转换,系统可能会抛一个ClassCastException异常信息
        System.out.println("value = " + i);
        SimpleGen sg2 = new SimpleGen("掌上洪城");
        sg2.showType();               //强制类型转换,系统可能会抛一个ClassCastException异常信息
        String str = (String) sg2.getOb();
        System.out.println("value = " + str);
    }
}
/* 输出结果为:
java.lang.Integer
value = 99
java.lang.String
value = 掌上洪城
*/

3、什么是元组类库,怎么用?

3.1、为什么使用元组tuple?

元组和列表list一样,都可能用于数据存储,包含多个数据;但是和列表不同的是:列表只能存储相同的数据类型,而元组不一样,它可以存储不同的数据类型,比如同时存储int、string、list等,并且可以根据需求无限扩展。

比如说在web应用中,经常会遇到一个问题就是数据分页问题,查询分页需要包含几点信息:当前页数、页大小;查询结果返回数据为:当前页的数据记录,但是如果需要在前台显示当前页、页大小、总页数等信息的时候,就必须有另外一个信息就是:数据记录总数,然后根据上面的信息进行计算得到总页数等信息。这个时候查询某一页信息的时候需要返回两个数据类型,一个是list(当前也的数据记录),一个是int(记录总数)。当然,完全可以在两个方法、两次数据库连接中得到这两个值。事实上在查询list的时候,已经通过sql查询得到总计录数,如果再开一个方法,再做一次数据库连接来查询总计录数,不免有点多此一举、浪费时间、浪费代码、浪费生命。言重了~在这种情况下,我们就可以利用二元组,在一次数据库连接中,得到总计录数、当前页记录,并存储到其中,简单明了!

3.2、代码实例

package Generics;

import java.util.Date;

class TwoTuple<A,B>{
    public final A first;
    public final B second;

    public TwoTuple(A a,B b){ //这里是括号,不是中括号
        first = a;
        second = b;
    }
    public String toString(){
        return "(" + first + "," + second + ")";
    }
}

class ThreeTuple<A,B,C> extends TwoTuple<A,B>{
    private final C three;
    public ThreeTuple(A a,B b,C c){
        super(a,b);
        three = c;
    }
    public String toString(){
        return "(" + first + "," + second + "," + three + ")";
    }
}
public class TupleTest {
    public static void main(String[] args) {
        TwoTuple<Integer,String> twoT = new TwoTuple<Integer,String>(99,"掌上洪城");
        System.out.println(twoT);
        System.out.println("======扩展元组类库后======");
        ThreeTuple<Integer,String,Date> threeT= new ThreeTuple<Integer,String,Date>(99,"掌上洪城",new Date());
        System.out.println(threeT);
    }
}
/*输出结果为:
 * (99,掌上洪城)
======扩展元组类库后======
(99,掌上洪城,Thu Apr 28 17:59:30 CST 2016)
 * */

4、怎么自定义泛型接口、泛型类?

4.1 java泛型接口、泛型类简介

泛型类中的类型参数几乎可以用于任何可以使用接口名、类名的地方,下面的代码示例展示了 JDK 5.0 中集合框架中的 Map 接口的定义的一部分:

public interface Map<K, V> {

public void put(K key, V value);

public V get(K key);

}

当声明或者实例化一个泛型的对象时,必须指定类型参数的值:

Map<String, String> map = newHashMap<String, String>();

对于常见的泛型模式,推荐的名称是:

K ——键,比如映射的键。

V ——值,比如 List 和 Set 的内容,或者 Map 中的值。

E ——异常类。

T ——泛型。

泛型不是协变的

关于泛型的混淆,一个常见的来源就是假设它们像数组一样是协变的。其实它们不是协变的。List<Object> 不是 List<String> 的父类型。

如果 A 扩展 B,那么 A 的数组也是 B 的数组,并且完全可以在需要 B[] 的地方使用 A[]:

Integer[] intArray = new Integer[10];

Number[] numberArray = intArray;

上面的代码是有效的,因为一个Integer 是 一个 Number,因而一个 Integer 数组是 一个 Number 数组。但是对于泛型来说则不然。下面的代码是无效的:

List<Integer> intList = newArrayList<Integer>();

List<Number> numberList = intList; //invalid

最初,大多数 Java 程序员觉得这缺少协变很烦人,或者甚至是“坏的(broken)”,但是之所以这样有一个很好的原因。如果可以将List<Integer> 赋给 List<Number>,下面的代码就会违背泛型应该提供的类型安全:

List<Integer> intList = newArrayList<Integer>();
List<Number> numberList = intList; //invalid

numberList.add(new Float(3.1415));

因为 intList 和 numberList 都是有别名的,如果允许的话,上面的代码就会让您将不是 Integers 的东西放进 intList 中。

4.2 代码实例

package Generics;

import java.util.Random;

interface Generator<T> {
    public T next();
}

class Coffee{
    public String toString(){
        return getClass().getSimpleName();
    }
}

class Mocha extends Coffee{}
class Cappuccino extends Coffee{}
class Breve extends Coffee{}
class Latte extends Coffee{}

class CoffeeGenerator implements Generator<Coffee>{ 
//T为Coffee
    private static Random rand = new Random(47);
    private Class[] types = {Latte.class, Mocha.class, Cappuccino.class, Breve.class};
    public Coffee next(){ //T为Coffee
        try {
            return (Coffee)
                    types[rand.nextInt(types.length)].newInstance();
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } 
    }
}

public class InterfaceGenTest {
    public static void main(String[] args) {
        CoffeeGenerator gen = new CoffeeGenerator();
        for(int i=0; i < 4; i++){
            System.out.println(gen.next());
        }
    }
}

5 怎么自定义泛型方法。

5.1 泛型方法

泛型方法使得该方法能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,只要你能做到,你就应该尽量使用泛型方法。也就是说,如果使用泛型方法可以取代将整个类泛型化,那么就应该只使用泛型方法,因为它可以使事情更清楚明白。另外,对于一个static的方法而言,无法访问泛型类的类型参数。所以,如果static方法需要使用泛型能力,就必须使其成为泛型方法。

要定义泛型方法,只需将泛型参数列表置于返回值之前,就像下面这样:

5.2 代码示例

package Generics;

public class GenericMethods {
//当方法操作的引用数据类型不确定的时候,可以将泛型定义在方法上
    public <T> void f(T x){
        System.out.println(x.getClass().getName());
    }
    public static void main(String[] args) {
        GenericMethods gm = new GenericMethods();
        gm.f(99);
        gm.f("掌上洪城");
        gm.f(new Integer(99));
        gm.f(18.88);
        gm.f('a');
        gm.f(gm);
    }
}
/* 输出结果:
java.lang.Integer
java.lang.String
java.lang.Integer
java.lang.Double
java.lang.Character
Generics.GenericMethods
 */

5.3 可变参数与泛型方法

泛型方法与可变参数列表能很好地共存:

package Generics;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class GenericVarargs {
    public static <T> List<T> makeList(T... args){
        List<T> result = new ArrayList<T>();
        for(T item:args)
            result.add(item);
        return result;         
    }
    public static void main(String[] args) {
        List ls = makeList("A");
        System.out.println(ls);
        ls = makeList("A","B","C");
        System.out.println(ls);
        ls = makeList("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ".split(""));
        System.out.println(ls);
    }
}
/*
[A]
[A, B, C]
[A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z]
*/

静态方法上的泛型: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。

public static<Q> void function(Q t) {
    System.out.println("function:"+t);
}

6、怎么构建复杂模型如list元组?

泛型的一个重要好处是能够简单而安全地创建复杂的模型。如List元组。

package Generics;

import java.util.ArrayList;

class ThreeTuple2<A,B,C>{
    public final A first;
    public final B second;
    private final C three;
    public ThreeTuple2(A a,B b,C c){
        first = a;
        second = b;
        three = c;
    }
    public String toString(){
        return "(" + first + "," + second + "," + three + ")";
    }
}

public class TupleList<A,B,C> extends ArrayList<ThreeTuple2<A,B,C>> {
    static ThreeTuple2<Integer,String,Character> h(){
        return new ThreeTuple2<Integer,String,Character>(99,"掌上洪城",'a');
    }
    public static void main(String[] args) {
        TupleList<Integer,String,Character> ts = new TupleList<Integer,String,Character>();
        ts.add(h());
        ts.add(h());
        for(ThreeTuple2<Integer,String,Character> ttp:ts)
        System.out.println(ttp);        
    }
}
package Generics;

import java.util.ArrayList;

class ThreeTuple2<A,B,C>{
    public final A first;
    public final B second;
    private final C three;
    public ThreeTuple2(A a,B b,C c){
        first = a;
        second = b;
        three = c;
    }
    public String toString(){
        return "(" + first + "," + second + "," + three + ")";
    }
}

public class TupleList<A,B,C> extends ArrayList<ThreeTuple2<A,B,C>> {
    static ThreeTuple2<Integer,String,Character> h(){
        return new ThreeTuple2<Integer,String,Character>(99,"掌上洪城",'a');
    }
    public static void main(String[] args) {
        TupleList<Integer,String,Character> ts = new TupleList<Integer,String,Character>();
        ts.add(h());
        ts.add(h());
        for(ThreeTuple2<Integer,String,Character> ttp:ts)
        System.out.println(ttp);        
    }
}
/* 输出结果为:
(99,掌上洪城,a)
(99,掌上洪城,a)
 */

7、泛型的擦除

7.1 代码实例:

package generics;

import java.util.*;

public class ErasedTypeEquivalence {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = new ArrayList<String>().getClass();
        Class c2 = new ArrayList<Integer>().getClass();
        System.out.println(c1 == c2);
    }
}
/*
 * Output: true
 */// :~

在泛型内部,无法获得任何有关泛型参数类型的信息。

ArrayList<String>和ArrayList<Integer>是相同的类型。

7.2 擦除的补偿

要想在表达式中使用类型,需要显式地传递类型的class对象。

package generics;
class Building {
}

class House extends Building {
}

public class ClassTypeCapture<T> {
    Class<T> kind;

    public ClassTypeCapture(Class<T> kind) {
        this.kind = kind;
    }

    public boolean f(Object arg) {
        return kind.isInstance(arg);
    }

    public static void main(String[] args) {
        ClassTypeCapture<Building> ctt1 = new ClassTypeCapture<Building>(Building.class);
        System.out.println(ctt1.f(new Building()));
        System.out.println(ctt1.f(new House()));
        ClassTypeCapture<House> ctt2 = new ClassTypeCapture<House>(House.class);
        System.out.println(ctt2.f(new Building()));
        System.out.println(ctt2.f(new House()));
    }
}
/*
 * Output: true true false true
 */// :~

8、可以创建泛型数组吗?相应的应用场景怎么处理?

正如你在下面示例Erased.java中所见,不能创建泛型数组。一般的解决方案是任何想要创建泛型数组的地方都使用ArrayList:

package generics;

public class Erased<T> {
    private final int SIZE = 100;

    public static void f(Object arg) {
        if (arg instanceof T) {
        } // Cannot make a static reference to the non-static type T
        T var = new T(); // Error
        T[] array = new T[SIZE]; // Error
        T[] array = (T) new Object[SIZE]; // Unchecked warning
    }
} /// :~

使用ArrayList示例

package generics;

import java.util.*;

public class ListOfGenerics<T> {
    private List<T> array = new ArrayList<T>();

    public void add(T item) {
        array.add(item);
    }

    public T get(int index) {
        return array.get(index);
    }
} /// :~

9、泛型通配符‘?’怎么用?

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。

例如Class<?>classType = Class.forName("java.lang.String");

下面我们先看看这些程序:

//Code list 2

void TestGen0Medthod1(List l) {
 for (Object o: l)
System.out.println(o);
}

看看这个方法有没有异议,这个方法会通过编译的,假如你传入String,就是这样List<String>。

接着我们调用它,问题就出现了,我们将一个List<String>当作List传给了方法,JVM会给我们一个警告,说这个破坏了类型安全,因为从List中返回的都是Object类型的,而让我们再看看下面的方法。

//Code list 3

void TestGen0Medthod1(List<String> l) {

 for (Object o: l)

System.out.println(o);

}

因为这里的List<String>不是List<Object>的子类,不是String与Object的关系,就是说List<String>不隶属于list<Object>,他们不是继承关系,所以是不行的,这里的extends是表示限制的。

类型通配符是很神奇的,List<?>这个你能为他做什么呢?怎么都是“?”,它似乎不确定,他总不能返回一个?作为类型的数据吧,是啊他是不会返回一个“?”来问程序员的?JVM会做简单的思考的,看看代码吧,更直观些。

//code list 4

List<String> l1 = newArrayList<String>();

li.add(“String”);

List<?> l2 = l1;

System.out.println(l1.get(0));

这段代码没问题的,l1.get(0)将返回一个Object。

10、泛型限定(上限和下限)的表达式是怎样的?

上限:?extends E:可以接收E类型或者E的子类型对象。

下限:?super E:可以接收E类型或者E的父类型对象。

上限什么时候用:往集合中添加元素时,既可以添加E类型对象,又可以添加E的子类型对象。为什么?因为取的时候,E类型既可以接收E类对象,又可以接收E的子类型对象。

下限什么时候用:当从集合中获取元素进行操作的时候,可以用当前元素的类型接收,也可以用当前元素的父类型接收。

11、可以将基本类型作为泛型参数吗?

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(基本数据类型)。

12、什么时候用泛型?

当接口、类及方法中的操作的引用数据类型不确定的时候,以前用的Object来进行扩展的,现在可以用泛型来表示。这样可以避免强转的麻烦,而且将运行问题转移到的编译时期。

泛型的细节:

1)、泛型到底代表什么类型取决于调用者传入的类型,如果没传,默认是Object类型;

2)、使用带泛型的类创建对象时,等式两边指定的泛型必须一致;

原因:编译器检查对象调用方法时只看变量,然而程序运行期间调用方法时就要考虑对象具体类型了;

3)、等式两边可以在任意一边使用泛型,在另一边不使用(考虑向后兼容);

ArrayList<String>al = new ArrayList<Object>(); //错

//要保证左右两边的泛型具体类型一致就可以了,这样不容易出错。

ArrayList<?extends Object> al = new ArrayList<String>();

al.add("aa"); //错

//因为集合具体对象中既可存储String,也可以存储Object的其他子类,所以添加具体的类型对象不合适,类型检查会出现安全问题。 ?extendsObject 代表Object的子类型不确定,怎么能添加具体类型的对象呢?

public static voidmethod(ArrayList<? extends Object> al) {

al.add("abc"); //错

//只能对al集合中的元素调用Object类中的方法,具体子类型的方法都不能用,因为子类型不确定。

13、Java类库中的泛型有那些?

所有的标准集合接口都是泛型化的—— Collection<V>、List<V>、Set<V> 和 Map<K,V>。类似地,集合接口的实现都是用相同类型参数泛型化的,所以HashMap<K,V> 实现 Map<K,V> 等。

除了集合类之外,Java 类库中还有几个其他的类也充当值的容器。这些类包括 WeakReference、SoftReference 和 ThreadLocal。

14、练习

做完这两个练习:

练习一:写一个使用泛型跟不使用泛型参数任意化的例子。代码略

练习二:修改ClassTypeCapture.java,添加一个Map<String,Class<?>>,一个addType(String typeName,Class<?>kind)方法和一个createNew()方法。createNew()将产生一个与其参数字符串关联的新实例,或者产生一条错误信息。

package Generics;

import java.util.*;
import static org.greggordon.tools.Print.*;

class Building {}
class House extends Building {}

public class ClassTypeCapture21<T> {
    Class<?> kind;
    Map<String, Class<?>> map;

    public ClassTypeCapture21(Class<?> kind) {
        this.kind = kind;
    }

    public ClassTypeCapture21(Class<?> kind, Map<String, Class<?>> map) {
        this.kind = kind;
        this.map = map;
    }

    public boolean f(Object arg) {
        return kind.isInstance(arg);
    }

    public void addType(String typename, Class<?> kind) {
        map.put(typename, kind);
    }

    public Object createNew(String typename) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        if (map.containsKey(typename))
            return map.get(typename).newInstance();
        System.out.println(typename + " class not available");
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ClassTypeCapture21<Building> ctt1 = new ClassTypeCapture21<Building>(Building.class);
        println(ctt1.f(new Building()));
        println(ctt1.f(new House()));
        ClassTypeCapture21<House> ctt2 = new ClassTypeCapture21<House>(House.class);
        println(ctt2.f(new Building()));
        println(ctt2.f(new House()));
        ClassTypeCapture21<Building> ct = new ClassTypeCapture21<Building>(Building.class,
                new HashMap<String, Class<?>>());
        ct.addType("House", House.class);
        ct.addType("Building", Building.class);
        println("ct.map = " + ct.map);
        try {
            Building b = (Building) ct.createNew("Building");
            House h = (House) ct.createNew("House");
            print("b.getClass().getName(): ");
            println(b.getClass().getName());
            print("h.getClass().getName(): ");
            println(h.getClass().getName());
            print("House h is instance House: ");
            println(h instanceof House);
            print("House h is instance of Building: ");
            println(h instanceof Building);
            print("Building b is instance of House: ");
            println(b instanceof House);
            ct.createNew("String"); // String class not available
        } catch (IllegalAccessException e) {
            println("IllegalAccessException in main");
        } catch (InstantiationException e) {
            println("InstantiationException in main");
        }
    }
}
/*
true
true
false
true
ct.map = {Building=class Generics.Building, House=class Generics.House}
b.getClass().getName(): Generics.Building
h.getClass().getName(): Generics.House
House h is instance House: true
House h is instance of Building: true
Building b is instance of House: false
String class not available
 */
本文转载自:https://blog.csdn.net/caihuangshi/article/details/51278793
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