源码必备知识:泛型

简介: 源码必备知识:泛型

学习目标:

1 基本掌握泛型的基本概念与运用

2 能够理解并且看懂java底层源码的内容即可

一 泛型的引入

根据泛型的一个概念,在这里我们可以先写一个自己实现的一个简易的顺序表,不需要考虑其他的,只需借助这个代码来帮助自己理解泛型

class myarraylist{
    public Object[] objects = new Object[10];
    //把val值放到pos位置下
    public void set(int pos,Object val){
        objects[pos]=val;
    }
    //获取pos位置下的值
    public Object get(int pos){
        return objects[pos];
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        myarraylist myarraylist = new myarraylist();
        myarraylist.set(0,1);//放入整型
        myarraylist.set(1,"hello");//放入字符串
        myarraylist.set(2,' ');//放入字符
    }
}

我们不难发现,所创建的对象不仅仅可以存放整形,字符串,以及字符,也就是任何数据类型都可以存放,而且当我们获取元素时,我们也不难发现,此时会发向下转型,导致编译不通过而报错,此时需要强制类型转换,转换成(Object)类型

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那么有没有一种语法支持可以存放我们指定的类型,并且不用在强制类型转换这么麻烦,那么接下来所要学习的泛型了。


二 泛型的语法

class 泛型类名称<类型形参列表> {

// 这里可以使用类型参数

}

class ClassName<T1, T2, …, Tn> {

}

根据泛型的语法规则,此时我们就可以改写一下上面的代码:

class myarraylist<T>{
    public T[] objects = (T[])new Object[10];
    //把val值放到pos位置下
    public void set(int pos,T val){
        objects[pos]=val;
    }
    //获取pos位置下的值
    public T get(int pos){
        return  objects[pos];
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        myarraylist<Integer> myarraylist = new myarraylist<>();
        myarraylist.set(0,1);//放入整型
        myarraylist.set(1,3);
        //myarraylist.set(2,"array");
        int a = myarraylist.get(0);
    }
}

2.1 小结

1 是一个占位符,表示当前类是一个泛型类(一般还可能用,等来表示)

2 结合图片和代码,我们可以发现当这个对象利用泛型指定要存储的类型,那么只能存放这一种类型,并且如果放入的不是指定的这种类型,那么编译器就会自动报错,这也说明了我们泛型作用所处于的机制是在编译时期

3 一般在创建对象的时候,第二个<>会根据第一个填入的类型而确定,所以是省略掉的,可以不用填

4 仔细发现,我们此时也不用进行强制类型转换了

5 在这里也许有人会奇怪,为什么不能new一个T类型的数组,而是new了一个Object数组,之后强制转换成为T类型数组,这就和我们泛型的擦除机制有关了,这里也提示一下,我们这样的写法也是不对的,真正的创建数组是要根据反射来进行创作的,我们只是为了让代码不报错,能够进行运行!

6 泛型: 就是一种作用在编译时期的语法,目的就是指定当前的容器,要持有什么类型的对象,让编译器去做检查。可以让我们灵活的利用创建不同的对象可以放不同的类型。

2.2 擦除机制(javap - c命令)

我们通过javap -c去看一下底下的字节码文件,我们可以发现,所有的T都被替换成了Object了,所以java泛型当中所有的T在运行时就都会变成Object(而当我们去打印myarraylist这个引用时,会发现后面是不带尖括号的,这就是擦除机制而擦除的)

擦除机制的解惑

(并不是所有的都会被擦除机制擦除成Object,如何有上界,类型擦除就会变成上界,例如下面即将讲的Number和Comparable上界进行类型擦除时,就会擦成Number或者Comparable)


三 泛型的上界

在定义泛型类时,我们需要对传入的类型变量进行约束

3.1 语法格式

class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {

}

此时我们可以有如下代码:

在语法种规定,只接受Number的子类型作为T的类型实参,显然String不是Number的子类型,所以编译器才会报错!

3.2 较为复杂的上界

此时较为复杂的情况就是当上界出现的是一个Comparatable接口时,此时,我们写了一个函数,是求数组中的最大值,但是这里是不能直接比较的,如果是一个引用类型是不能够用大于或者小于号来判断的,正确的写法如下:

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这里要特别注意一下,如果需要Comparable进行比较是需要实现Comparable接口,所以这里的T类型是必须符合实现了Comparable的

3.3 泛型中的父子类

由于擦除机制的存在,所以是不能都会被擦除,所以是没有父子类关系的。

3.4 泛型方法

3.5 定义语法

方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表){}

3.6 非静态的方法

非静态的泛型方法是可以省略<类型形参列表>。

静态的泛型方法

静态的是不能够省略的,因为静态的是不依赖于对象的,而是属于类的,当没有创建对象,是不会有T传过来的,所以必须要指明<类型形参列表>


四 通配符

? 用于在泛型的使用,即为通配符,就是解决泛型中父子类的问题


泛型T就像是个变量,等着你将来传一个具体的类型,而通配符则是一种规定,

规定你能传哪些参数


4.1通配符的上界

语法格式:

<? extends 上界>


我们先假设:

Animal

Cat extends Animal

Dog extends Animal

此时我们可以对比print1与print2,我们可以发现print1是泛型上界,print2使用的是通配符,print1与print2有着共同的特点,就是放入的元素必须是Animal的子类

两者区别:

1 泛型方法在静态是必须要写出类型形参列表,而通配符是不用的

2 对于print1,一个列表中所能传入的只能是Animal中的其中一种子类,而print2就不一样了,一个列表中不仅仅可以放Animal一种,可以放多种。


4.2 通配符确认父子关系

MyArrayList<? extends Number> 是 MyArrayList 或者 MyArrayList的父类类型

MyArrayList<?> (MyArrayList<? extends Object > )是 MyArrayList<? extends Number> 的父类型


4.3 通配符上界的特点

只适合读取数据,不合适写入数据:


ArrayList arrayList1 = new ArrayList<>();

ArrayList arrayList2 = new ArrayList<>();

List<? extends Number> list = arrayList1;

//list.add(1,1);//报错,此时list的引用的子类对象有很多,再添加的时候,任何子类型都可以,为了安全,java不让这样进行添加操作。

Number a = list.get(0);//可以通过

Integer i = list.get(0);//编译错误,只能确定是Number子类,所以不一定是Integer类型


4.4 通配符的下界

<? super 下界>

例如:<? super Integer>//代表 可以传入的实参的类型是Integer或者Integer的父类类型


4.5 通配符的下界-父子类的关系

MyArrayList<? super Integer> 是 MyArrayList的父类类型

MyArrayList<?> 是 MyArrayList<? super Integer>的父类类型


4.6 通配符下界的特点

前提:假设student类继承person类,则:


ArrayList<? super Person> list = new ArrayList();

//ArrayList<? super Person> list2 = new ArrayList();//编译报错,list2只能引用Person或者Person父类类型的list

list.add(new Person());//添加元素时,只要添加的元素的类型是Person或者Person的子类就可以

list.add(new Student());

Person s = list.get(0);//error

Object s = list.get(0);//可以


在放入数据的时候,只要是person的子类或者person也可以,但是要注意的是,在读取数据的时候,不能像通配符上界那样,利用person去接收,正确的做法应该利用Object去接收,这是因为下界是引用其父类,存数据类型的时候只能存入(变成的类型为)当前类或者当前类的子类,从而取出数据的时候并不能确定其实例数据类型。


五 总结:

对于泛型以及通配符,我们以自己要达到学习目标为主即可,不必过多纠结,能看懂源码就可以。以上仅代表个人理解,如有错误,希望多多指教!及时改正!

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