【Java基础】 泛型编程

简介: Java泛型是一种通过参数化类型提升代码复用性和安全性的编程方式,允许在类、接口和方法中使用类型参数。泛型类如`Box<T>`可在实例化时指定类型,泛型方法如`<T> void printArray(T[] array)`在方法声明中指定类型参数。类型通配符如`?`用于增强灵活性,`? extends T`表示类型为T或其子类,`? super T`则为T或其父类。类型擦除保证泛型不增加运行时开销,但会导致某些限制。示例展示了泛型类、方法和无界通配符的综合运用。

在Java中,泛型编程(Generic Programming)是通过参数化类型(Parameterized Types)来实现代码的通用性和可重用性的一种编程方式。泛型允许在类、接口和方法定义中使用类型参数,使得代码可以处理不同类型的对象,而不需要编写多份重复的代码。通过使用泛型,可以创建单一的类或方法,且该类或方法能够与多种不同类型的对象进行交互,从而提高代码的复用性和安全性。

泛型的基本概念

1.泛型类:

泛型类允许在定义类时使用类型参数,从而可以在类中使用这些参数作为类型


public class Box<T> {
    private T t;
   
    public void set(T t) {
        this.t = t;
    }
   
    public T get() {
        return t;
    }
}

T 是类型参数,可以是任何合法的类型。

使用泛型类时,需要指定具体的类型:

Box<Integer> integerBox = new Box<>();
integerBox.set(10);
Integer value = integerBox.get();

2.泛型方法:

泛型方法是定义在类中的方法,可以使用类型参数。这些类型参数是在方法声明中指定的。


public class Util {
    public static <T> void printArray(T[] array) {
        for (T element : array) {
            System.out.print(element + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

<T> 在方法返回类型之前声明,表示这是一个泛型方法。

使用泛型方法时,类型参数会根据传递的实际参数类型来推断。

3.泛型接口:

泛型接口允许接口中的方法操作参数化类型。


public interface Comparable<T> {
    int compareTo(T o);
}

Comparable 接口通过类型参数 T 来接受具体的类型。

实现泛型接口时需要指定类型参数:

public class MyInteger implements Comparable<MyInteger> {
    private int value;
   
    @Override
    public int compareTo(MyInteger o) {
        return Integer.compare(this.value, o.value);
    }
}

泛型的优势

类型安全:在编译时进行类型检查,避免了运行时类型错误。

代码复用:可以编写更通用和灵活的代码,减少重复代码的编写。

可读性和可维护性:泛型使代码更清晰,更容易理解和维护。


类型通配符

在某些情况下,可能希望泛型能够接受多种类型的对象。Java 提供了类型通配符来实现这一点:


1.无界通配符 ?:

public void printList(List<?> list) {
    for (Object elem : list) {
        System.out.print(elem + " ");
    }
    System.out.println();
}

List<?> 可以接受任何类型的 List。


2.有界通配符:

上界通配符 <? extends T>:表示类型参数可以是 T 类型或其子类。


public void process(List<? extends Number> list) {
    // 只能读取,不能写入
    Number num = list.get(0);
}

下界通配符 <? super T>:表示类型参数可以是 T 类型或其父类。


public void addNumber(List<? super Integer> list) {
    // 只能写入,不能读取
    list.add(10);
}

类型擦除

Java 泛型在编译后会进行类型擦除(Type Erasure),即在编译时,所有的泛型类型参数都会被替换为其限定的类型

(通常是 Object,如果未指定边界的话)。类型擦除确保了泛型不会引入运行时开销,但也带来了某些限制,例如不能直接创建泛型数组。


示例

泛型类、泛型方法以及无界通配符的综合使用:


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Box<String> stringBox = new Box<>();
        stringBox.set("Hello");
        System.out.println(stringBox.get());
       
        Box<Integer> integerBox = new Box<>();
        integerBox.set(123);
        System.out.println(integerBox.get());
       
        List<Box<?>> boxes = new ArrayList<>();
        boxes.add(stringBox);
        boxes.add(integerBox);
        printBoxes(boxes);
    }
   
    public static void printBoxes(List<Box<?>> boxes) {
        for (Box<?> box : boxes) {
            System.out.println(box.get());
        }
    }
}
class Box<T> {
    private T t;
   
    public void set(T t) {
        this.t = t;
    }
   
    public T get() {
        return t;
    }
}


这段代码定义了一个泛型类Box,用于存储任意类型的数据。在main方法中,创建了两个Box对象,一个用于存储String类型数据,另一个用于存储Integer类型数据。然后将这两个Box对象添加到一个List中,并调用printBoxes方法打印出每个Box中的数据。

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