泛型(了解掌握)
在之前的学习中，我们曾自己实现过一个顺序表，如果想要温习的同学可以直接来我这篇博客进行翻阅：附上博客链接：
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之前我们对于顺序表的实现也是只能插入整形，不能插入其他类型的数据，那么现在假如我们想要实现一个顺序表是可以插入任何数据的，那么该怎样进行实现呢？来看我们的代码：我们只实现两个方法来表达我们想说的意思
class MyArrayList1 { //定义一个Object类型的数组，用于存储所有类型的数据. //Object类是所有类的父类，即使这个类他不继承Object类 public Object[] elem; public int usedSize; //实例化的时候生成一个大小为10的数组 public MyArrayList1() { this.elem = new Object[10]; } //数据的类型也替换成Object,这样才能保证插入所有类型数据 public void add(Object data) { this.elem[this.usedSize] = data; usedSize++; } public Object get(int pos) { return this.elem[pos]; } } public class TestDemo { public static void main(String[] args) { MyArrayList1 myArrayList = new MyArrayList1(); //什么类型都可以放到数组里 myArrayList.add(19); myArrayList.add(20); myArrayList.add("sdsd"); //缺点：取数据的时候需要强制类型转换 int a=(int)myArrayList.get(1); System.out.println(a); } }
可以看到只需要修改数据类型为Object，便可以完成对顺序表的操作，但是这样的操作有一个缺点，就是插入数据的时候可以随便插入，但是获取数据的时候却必须进行强制类型转换，所以就会显的非常的麻烦，此时为了简化就需要用到泛型.
下面先来看下泛型是如何解决我们上述顺序表的，来看源码(并仔细看注释)：
//类这块的泛型的字母可以是任意的 //T是类型变量(Type Variable)，变量名一般要大写 //T在定义时是形参，代表的意思是MyArrayList最终传入的类型，但现在还不知道 class MyArrayList<T> { //定义一个T类型的数组，此时并不知道到底是什么类型的数组 public T[] elem; public int usedSize; public MyArrayList() { /*此处为什么要用强制类型转换：我来解释下： 首先这么写是因为泛型类的原因，当我们强转其为T类型的数组时，此时我们并不知道这个数组强转后到底是什么数组，因为 T此时并没有给定一个合适的引用类型，而数组的类型是由后续我们填入的引用类型来决定的，这就提供类一个通用的数组模板，且后期 不需要进行强制类型转换 */ this.elem = (T[]) new Object[10]; /*为什么不直接定义一个T类型的数组，因为此时发生了泛型的擦除机制，即将泛型擦除为Object，从而此时的泛型具有了Object的特质 所以此时的this.elem=new T[10];就等价于this.elem=new Object[10]; 注意我们并不能直接写成this.elem=new T[10]这样的形式，原因是T只是在编译的时候被擦除为Object，具有了Object的特质，并不是T直接就等价于Object 而当我们是想要一个非Object类型的通用的数组，且后期不需要进行强制类型转换，此时才需要写成 this.elem = (T[]) new Object[10]这种形式. 并且只有当父类赋给子类的时候才进行强制类型转换，子类给父类不需要进行强制类型转换，因为发生了向上转型. /* 此时大家还是会有疑问，此时创建数组可否换一个写法：如下所示： this.elem = (T[]) new Integer[10]; 此时我们会发现编译器会报出一个ArrayStoreException异常，原因是T与Object其实在这里是绑定的， 举个例子，假如我们此时T处为String类型的话，(T[]) new Object[10];就等价于(String[]) new Object[10], 此时String是Object类的子类，此时便会创造出一个String类型的数组， 如果此时是(T[]) new Integer[10]；这段代码的话，就等价于(String[]) new Integer[10],此时String并不是Integer的子类 那么最终便会抛出ArrayStoreException异常。 */ } //插入数据，插入的数据类型由T处的数据类型决定 public void add(T data) { this.elem[this.usedSize] = data; usedSize++; } //根据T处的数据类型来返回相应的值 public T get(int pos) { return this.elem[pos]; } } public class TestMain { public static void main1(String[] args) { //T为String类型 MyArrayList<String> myArrayList = new MyArrayList<>(); myArrayList.add("sss"); myArrayList.add("ddd"); myArrayList.add("fff"); //用了泛型后就自动进行类型转换了 String str = myArrayList.get(1); System.out.println(str); //T为整数类型 MyArrayList<Integer> myArrayList2 = new MyArrayList<>(); myArrayList2.add(1); myArrayList2.add(2); int val = myArrayList2.get(1); System.out.println(val); //T为浮点数类型 MyArrayList<Double> myArrayList3 = new MyArrayList<>(); //假设不指定参数类型,此时默认插入的数据可以是任意类型，因为默认是Object类型 MyArrayList myArrayList4 = new MyArrayList(); myArrayList4.add(1); myArrayList4.add("sdsdsd"); myArrayList4.add(7.9); //结果是sdsdsd System.out.println(myArrayList4.get(1)); } }
可以看到此时不再进行强转类型转换来获取顺序表中的数据，而是直接通过下标便可以获取，这就是泛型的厉害之处
从而引出泛型的两个意义：
1、自动进行类型的检查
为什么可以自动进行类型的检查，是这样的：T处的数据类型可以有很多种，例如简单数据类型的包装类，引用类型以及自定义数据类型，假如此时我们在泛型类内部
定义一个数组的话，这个数组的类型可以跟T处定义的类型有关，并且后期往数组里面插入数据的时候会自动检查插入的数据是否跟T中的数据类型匹配，如果匹配，那么就直接插入，这样子我们就制作出来了一个通用的顺序表
2、自动进行类型的转换
紧接着上面，根据之前我们写通用顺序表的写法，是直接定义一个Object类型的数组，这样就会导致
最终我们在获取顺序表中的某个值的时候必须进行强制类型转换(具体可参照上面的diamagnetic)，而当我们使用了泛型之后，便不再存在这样的问题，因为泛型会帮我们自动进行类型的转换。例如String str = myArrayList.get(1)这段代码，他就自动进行了类型转换
同时通过初始化数组的时候的T【】这样的强转方式，我们引出一道面试题目：
泛型是怎么编译的？
答：这涉及到了泛型的擦除机制，进行类型擦除，编译的时候都会把泛型擦除为Object，并不是我们所理解的替换为Object，从而此时的泛型具有了Object的特质
泛型的注意事项
1：泛型只存在于编译时期，只是编译时期的一种机制,1.即运行期间没有泛型的概念。
2：简单类型不能做泛型类型的参数，例如下面的int就不能做参数，尖括号中只能是引用类型，而像java当中的八种基本数据类型
就不能放在尖括号里面，此时放入的应该是这八种基本类型所对应的包装类，因为包装类是引用类型
MyArrayList myArrayList1 = new MyArrayList<>();
2：泛型在编译的时候 并不会进行指定类型的替换 而是拿着指定的类型进行检查， 也就是说在编译的时候 ，拿着你指定的类型进行类型检查 ，记住我并没有说是替换
例如下面的代码：
MyArrayList myArrayList = new MyArrayList<>();
myArrayList.add(“sss”);
此时插入的时候会拿着String这个类型进行检查，如果插入的是字符串，就不会报错，否则便报错。此时并不是说我把泛型里面的参数替换成了String。
3：编译的时候 会进行类型擦除，编译的时候都会把泛型擦除为Object，并不是我们所理解的替换为Object，从而此时的泛型具有了Object的特质
这样就很好解释下面的代码为什么我们可以在<>中放入很多不同的引用类型，例如String,Interger,Double，这些，因为在编译的时候已经将泛型T擦除为Object类型，而Object是所有类的父类，所以就可以放入许多引用类型以及包装类(包装类本质上也是引用类型)
4：不能new 泛型类型的数组 this.elem = new T[10];
因为T的类型不能确定，编译和运行时候都不知道T的类型，所以不能new出来一个泛型类型的数组，只能强转。这里跟上面的擦除也有密切的联系，假如我们在编译的时候对类型是进行了替换而不是擦除，那么此处相当于将T替换成了Object类型，那么这块实例化一个T对象的时候是不会报错的，相当于
this.elem = new Object[10],正是因为编译的时候发生的是擦除而不是替换,所以此处不能像那样书写.
5：所以T就是个模板，里面可以放不同的引用类型。
同时T代表占位符，表示当前的类是一个泛型类,泛型的标志就是尖括号<>
尖括号和T的作用就是帮助我们进行类型的检查与类型的转换,例如在插入数据的时候判断是否类型符合.
6：泛型类可以一次有多个类型变量，用逗号分割，例如
7：泛型主要包含：泛型类、泛型方法和泛型接口
再次证明泛型是编译时期的一种机制
package Genetic; class Person{ } public class TestMain { public static void main(String[] args) { Person person = new Person(); //输出结果为Genetic.Person@4554617c System.out.println(person); MyArrayList<String> myArrayList1 = new MyArrayList<>(); //输出结果为Genetic.MyArrayList@74a14482 System.out.println(myArrayList1); MyArrayList<Integer> myArrayList2 = new MyArrayList<>(); MyArrayList<Double> myArrayList3 = new MyArrayList<>(); //输出结果为Genetic.MyArrayList@1540e19d System.out.println(myArrayList2); //输出结果为Genetic.MyArrayList@677327b6 System.out.println(myArrayList3); } }
此时我们在Person类中没有重写toString方法，所以最终我们的输出结果的组成形式为包名+类+@+存储对象地址的哈希值.当然我们可以看到当我们使用泛型的时候，运行后打印的值中是没有泛型中的值的，说明泛型类型的参数不参与类型的组成，更加验证了泛型只存在于编译时期这一观点.
泛型类的定义-类型边界(泛型上界)
在定义泛型类时，有时需要对传入的类型变量做一定的约束，可以通过类型边界来约束。
class 泛型类名称<E extends U> { ... }
在实例化时，E只能是U的子类，否则编译会报错
泛型上界的第一个小例子
注意下面的代码告诉我们将来对MyArray进行实例化时，实例化的类型必须要是Animal的子类才可以
/** * @author SongBiao * @Date 15:36 */ // 将来对MyArray进行实例化时，实例化的类型必须要是Animal的子类才可以 public class MyArray<E extends Animal> { private E[] array = null; private int size; private int capacity; public MyArray(int capacity) { array = (E[]) new Object[capacity]; size = 0; this.capacity = capacity; } public static void main(String[] args) { // 编译成功，因为Dog是Animal的子类MyArray<Dog> m1 = new MyArray<>(10); m1.add(new Dog("旺财")); m1.add(new Dog("二哈")); // 编译成功，因为Cat是Animal的子类MyArray<Cat> m2 = new MyArray<>(10); m2.add(new Cat("肥波")); m2.add(new Cat("加菲")); // 编译失败，因为String不是Animal的子类 MyArray<String> m3 = new MyArray<>(10); } }
注意：没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object
泛型上界的第二个小例子
要求:此时写一个泛型类，找到数组当中的最大值
//此处泛型中继承了我们的Comparable接口，T extends Comparable<T>这种行为我们称之为泛型上界 //并且因为在下面我们要实现对于引用类型的比较，所以要继承Comparable接口 class Algorithm<T extends Comparable<T>> { public T findMaxVal(T[] array) { T max = array[0]; for (int i = 1; i < array.length; i++) { //使用compareTo方法进行比较，因为是引用类型的比较大小 //如果array[i]>max,compareTo方法的返回值为1 if (array[i].compareTo(max) >= 0) { max = array[i]; } } return max; } } public class TestMain { public static void main(String[] args) { //注意此处为包装类Integer Integer[] array = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; Algorithm<Integer> algorithm = new Algorithm<>(); //获取最大的数值 Integer a = algorithm.findMaxVal(array); //输出最大值9 System.out.println(a); } }
泛型方法
假如我们对上面的代码进行改写，直接拿类去调用findMaxVal方法的话，那么此时就需要我们的泛型方法了
/* 写一个泛型类，找到数组当中的最大值 */ //如果要类直接调用的话，只需要将这个方法修改为静态方法即可 class Algorithm { //泛型方法 public static<T extends Comparable<T>> T findMaxVal(T[] array) { T max = array[0]; for (int i = 1; i < array.length; i++) { //如果array[i]>max,compareTo方法的返回值为1 if (array[i].compareTo(max) >= 0) { max = array[i]; } } return max; } } public class TestMain { public static void main(String[] args) { //注意此处为包装类Integer Integer[] array = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; //获取最大的数值 Integer a =Algorithm.findMaxVal(array); //输出最大值为9 System.out.println(a); } }
注意事项:
泛型没有上界的时候，我们的泛型要这样写:
public static T findMaxVal(T[] array){}
泛型有上界的时候，我们的泛型要这样写:
public static> T findMaxVal(T[] array) {}
泛型是没有下界的!!!
通配符
再来复习一下泛型方法：来看一个例子
需求：写一个方法，打印一个list当中的所有的数据
import java.util.ArrayList; class Algorithm { public static<T> void print(ArrayList<T> list) { for (T x:list) { System.out.println(x); } } } public class TestMain { public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>(); list1.add(1); list1.add(2); list1.add(3); Algorithm.print(list1); ArrayList<Double> list2 = new ArrayList<>(); list2.add(1.0); list2.add(2.0); list2.add(3.0); Algorithm.print(list2); } }
基本概念
? 用于在泛型的使用，即为通配符，通配符多在源码中出现.
假设此时我们修改上述代码:使用通配符来写上述代码该怎么写呢?下面来看代码
import java.util.ArrayList; class Algorithm { //修改为通配符? public static void print(ArrayList<?> list) { //注意通配符的意思就是根本不知道用户要传的参数是什么，所以此处就用所有类的父类Object进行遍历 for (Object x:list) { System.out.println(x); } } } public class TestMain { public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>(); list1.add(1); list1.add(2); list1.add(3); Algorithm.print(list1); ArrayList<Double> list2 = new ArrayList<>(); list2.add(1.0); list2.add(2.0); list2.add(3.0); Algorithm.print(list2); } }
那么泛型T跟这个通配符?到底有什么区别呢？
因为是两个顺序表的插入和获取，所以我们来看泛型和通配符在插入和获取的时候的区别吧
通配符的插入在插入的时候根本不知道是什么类型的插入
而获取的时候是通过下标值来获取对应元素
而泛型的插入在插入的时候的类型是泛型类型T
获取的时候同样是通过下标值来获取对应元素
所以最终总结下来就是:
通配符和泛型的作用是相同的，但是应用场景有很大的不同：
泛型一般用于读取和写入
通配符一般用于读取
通配符上界
语法
<? extends 上界E>
其中?表示传入的参数，其范围是上界E的子类或者上界E其本身
示例
注意： 需要区分 泛型使用中的通配符上界 和 泛型定义中的类型上界
通配符下界
语法
<? super 下界E>
其中?表示传入的参数，其范围是下界E的父类或者下界E自己本身
示例
![[Java]泛型](https://ucc.alicdn.com/3mfxe2r26qbaq/developer-article1631767/20241030/17e695849c244f56b4c3cbc4e2bbb757.png?x-oss-process=image/resize,h_160,m_lfit)
