Java泛型

简介: Java泛型

Java泛型


泛型

public class Score {
    String name;
    String id;
    Object value;  //因为Object是所有类型的父类,因此既可以存放Integer也能存放String
    public Score(String name, String id, Object value) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.score = value;
    }
}
public static void main(String[] args) {
    Score score = new Score("数据结构与算法基础", "EP074512", "优秀");  //是String类型的
    ...
    Integer number = (Integer) score.score;  //获取成绩需要进行强制类型转换,虽然并不是一开始的类型,但是编译不会报错
}


使用Object类型作为引用,由于是Object类型,所以说并不能直接判断存储的类型到底是String还是Integer,取值只能进行强制类型转换,显然无法在编译期确定类型是否安全

项目中代码量非常之大,进行类型比较又会导致额外的开销和增加代码量,如果不经比较就很容易出现类型转换异常,代码的健壮性有所欠缺

JDK 5新增了泛型,它能够在编译阶段就检查类型安全,大大提升开发效率


泛型类

泛型其实就一个待定类型,我们可以使用一个特殊的名字表示泛型,泛型在定义时并不明确是什么类型,而是需要到使用时才会确定对应的泛型类型。

public class Score<T> {   //泛型类需要使用<>,我们需要在里面添加1 - N个类型变量
    String name;
    String id;
    T value;   //T会根据使用时提供的类型自动变成对应类型
    public Score(String name, String id, T value) {   //这里T可以是任何类型,但是一旦确定,那么就不能修改了
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.value = value;
    }
}


public static void main(String[] args) {
    Score<String> score = new Score<String>("计算机网络", "EP074512", "优秀");
    //因为现在有了类型变量,在使用时同样需要跟上<>并在其中填写明确要使用的类型
    //这样我们就可以根据不同的类型进行选择了
    String value = score.value;   //一旦类型明确,那么泛型就变成对应的类型了
    System.out.println(value);
}

泛型将数据类型的确定控制在了编译阶段,在编写代码的时候就能明确泛型的类型,如果类型不符合,将无法通过编译

因为是具体使用对象时才会明确具体类型,所以说静态方法中是不能用的

不能通过这个不确定的类型变量就去直接创建对象和对应的数组

具体类型不同的泛型类变量,不能使用不同的变量进行接收

如果要让某个变量支持引用确定了任意类型的泛型,那么可以使用?通配符:

public static void main(String[] args) {
    Test<?> test = new Test<Integer>();
    test = new Test<String>();
    Object o = test.value;    //但是注意,如果使用通配符,那么由于类型不确定,所以说具体类型同样会变成Object
}


泛型只能确定为一个引用类型,基本类型是不支持的

如果要存放基本数据类型的值,我们只能使用对应的包装类:

public static void main(String[] args) {
    Test<Integer> test = new Test<>();
}


如果是基本类型的数组,因为数组本身是引用类型,所以说是可以的

通过使用泛型,我们就可以将某些不明确的类型在具体使用时再明确。


泛型与多态

不只是类,包括接口、抽象类,都是可以支持泛型的:

public interface Study<T> {
    T test();
}


public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        Integer i = a.test();
    }
    static class A implements Study<Integer> {   
        //在实现接口或是继承父类时,如果子类是一个普通类,那么可以直接明确对应类型
        @Override
        public Integer test() {
            return null;
        }
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        A<String> a = new A<>();
        String i = a.test();
    }
    static class A<T> implements Study<T> {   
        //让子类继续为一个泛型类,那么可以不用明确
        @Override
        public T test() {
            return null;
        }
    }
}

继承也是同样的


泛型方法

返回值前的< T >非常重要,可以理解为声明此方法为泛型方法。

只有声明了的方法才是泛型方法,泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。

< T >表明该方法将使用泛型类型T,此时才可以在方法中使用泛型类型T。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String str = test("Hello World!");
    }
    private static <T> T test(T t){   //在返回值类型前添加<>并填写泛型变量表示这个是一个泛型方法
        return t;
    }
}


泛型方法会在使用时自动确定泛型类型,比如上我们定义的是类型T作为参数,同样的类型T作为返回值,实际传入的参数是一个字符串类型的值,那么T就会自动变成String类型,因此返回值也是String类型。


泛型的界限

不希望用户将泛型指定为除数字类型外的其他类型,我们就需要使用到泛型的上界定义:

public class Score<T extends Number> {   //设定类型参数上界,必须是Number或是Number的子类
    private final String name;
    private final String id;
    private final T value;
    public Score(String name, String id, T value) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.value = value;
    }
    public T getValue() {
        return value;
    }
}


当我们在使用变量时,泛型通配符也支持泛型的界限:

public static void main(String[] args) {
    Score<? extends Integer> score = new Score<>("数据结构与算法", "EP074512", 60);
}


下界仅适用于通配符:

public static void main(String[] args) {
    Score<? super Number> score = new Score<>("数据结构与算法基础", "EP074512", 10);
    Object o = score.getValue();
}


类型擦除

实际上在Java中并不是真的有泛型类型(为了兼容之前的Java版本)

因为所有的对象都是属于一个普通的类型,一个泛型类型编译之后,实际上会直接使用默认的Object类型

public abstract class A {
    abstract Object test(Object t);  //默认就是Object
}


public abstract class A <T extends Number>{   //设定上界为Number
    abstract T test(T t);
}
public abstract class A {
    abstract Number test(Number t);  //上界Number,因为现在只可能出现Number的子类
}

由于类型擦除,实际上我们在使用时,编译后的代码是进行了强制类型转换的:

public static void main(String[] args) {
    A<String> a = new B();
    String  i = a.test("10");     //因为类型A只有返回值为原始类型Object的方法
}


public static void main(String[] args) {
    A a = new B();
    String i = (String) a.test("10");   //依靠强制类型转换完成的
}

既然继承泛型类之后可以明确具体类型,那么为什么@Override不会出现错误呢?我们前面说了,重写的条件是需要和父类的返回值类型和形参一致,而泛型默认的原始类型是Object类型,子类明确后变为其他类型,这显然不满足重写的条件,但是为什么依然能编译通过呢?

public class B extends A<String>{
    @Override
    String test(String s) {
        return null;
    }
}


通过反编译进行观察,实际上是编译器帮助我们生成了一个桥接方法用于支持重写:

public class B extends A {
    public Object test(Object obj) {   //这才是重写的桥接方法
        return this.test((String) obj);   //桥接方法调用我们自己写的方法
    }
    public String test(String str) {   //我们自己写的方法
        return null;
    }
}


类型擦除机制其实就是为了方便使用后面集合类(不然每次都要强制类型转换)同时为了向下兼容采取的方案。

泛型的使用会有一些限制:

在进行类型判断时,不允许使用泛型,只能使用原始类型:

Test<String> test = new Test<>();
System.out.println(test instanceof Test);   //在进行类型判断时,不允许使用泛型,只能使用原始类型


泛型类型是不支持创建参数化类型数组的:

public static void main(String[] args) {
    Test<Stirng>[] test = new Test<String>[10];//err
    //同样是因为类型擦除导致的,运行时可不会去检查具体类型是什么 
}


只不过只是把它当做泛型类型的数组还是可以用的:

public static void main(String[] args) {
    Test<String>[] test = new Test[10];
    test[0] = new Test<String>();
}


函数式接口

函数式接口就是JDK1.8专门为我们提供好的用于Lambda表达式的接口,这些接口都可以直接使用Lambda表达式,非常方便,这里我们主要介绍一下四个主要的函数式接口:

Supplier供给型函数式接口:这个接口是专门用于供给使用的,其中只有一个get方法用于获取需要的对象。

@FunctionalInterface   //函数式接口都会打上这样一个注解
public interface Supplier<T> {
    T get();   //实现此方法,实现供给功能
}


//专门供给Student对象的Supplier
private static final Supplier<Student> STUDENT_SUPPLIER = Student::new;
public static void main(String[] args) {
    Student student = STUDENT_SUPPLIER.get();
    student.hello();
}

Consumer消费型函数式接口:这个接口专门用于消费某个对象的

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
    void accept(T t);    //这个方法就是用于消费的,没有返回值
    default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {   //这个方法便于我们连续使用此消费接口
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
    }
}


//专门消费Student对象的Consumer
private static final Consumer<Student> STUDENT_CONSUMER = student -> System.out.println(student+" 真好吃!");
public static void main(String[] args) {
    Student student = new Student();
    STUDENT_CONSUMER.accept(student);
}

使用andThen方法继续调用:

public static void main(String[] args) {
    Student student = new Student();
    STUDENT_CONSUMER   //我们可以提前将消费之后的操作以同样的方式预定好
            .andThen(stu -> System.out.println("我是吃完之后的操作!")) 
            .andThen(stu -> System.out.println("好了好了,吃饱了!"))
            .accept(student);   //预定好之后,再执行
}


Function函数型函数式接口:这个接口消费一个对象,然后会向外供给一个对象(前两个的融合体)

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);   //这里一共有两个类型参数,其中一个是接受的参数类型,还有一个是返回的结果类型
    default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
        Objects.requireNonNull(before);
        return (V v) -> apply(before.apply(v));
    }
    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));
    }
    static <T> Function<T, T> identity() {
        return t -> t;
    }
}


首先还是最基本的apply方法,这个是我们需要实现的:

//这里实现了一个简单的功能,将传入的int参数转换为字符串的形式
private static final Function<Integer, String> INTEGER_STRING_FUNCTION = Object::toString;
public static void main(String[] args) {
    String str = INTEGER_STRING_FUNCTION.apply(10);
    System.out.println(str);
}


使用compose将指定函数式的结果作为当前函数式的实参:

public static void main(String[] args) {
    String str = INTEGER_STRING_FUNCTION
            .compose((String s) -> s.length())   //将此函数式的返回值作为当前实现的实参
            .apply("lbwnb");   //传入上面函数式需要的参数
    System.out.println(str);
}


andThen可以将当前实现的返回值进行进一步的处理,得到其他类型的值:

public static void main(String[] args) {
    Boolean str = INTEGER_STRING_FUNCTION
            .andThen(String::isEmpty)   //在执行完后,返回值作为参数执行andThen内的函数式,最后得到的结果就是最终的结果了
            .apply(10);
    System.out.println(str);
}


Function中还提供了一个将传入参数原样返回的实现:

public static void main(String[] args) {
    Function<String, String> function = Function.identity();   //原样返回
    System.out.println(function.apply("不会吧不会吧,不会有人听到现在还是懵逼的吧"));
}


Predicate断言型函数式接口:接收一个参数,然后进行自定义判断并返回一个boolean结果。

@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
    boolean test(T t);    //这个方法就是我们要实现的
    default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) -> test(t) && other.test(t);
    }
    default Predicate<T> negate() {
        return (t) -> !test(t);
    }
    default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) -> test(t) || other.test(t);
    }
    static <T> Predicate<T> isEqual(Object targetRef) {
        return (null == targetRef)
                ? Objects::isNull
                : object -> targetRef.equals(object);
    }
}


private static final Predicate<Student> STUDENT_PREDICATE = student -> student.score >= 60;
public static void main(String[] args) {
    Student student = new Student();
    student.score = 80;
    if(STUDENT_PREDICATE.test(student)) {  //test方法的返回值是一个boolean结果
        System.out.println("及格了,真不错,今晚奖励自己一次");
    } else {
        System.out.println("不是,Java都考不及格?隔壁初中生都在打ACM了");
    }
}

使用组合条件判断:

public static void main(String[] args) {
    Student student = new Student();
    student.score = 80;
    boolean b = STUDENT_PREDICATE
            .and(stu -> stu.score > 90)   //需要同时满足这里的条件,才能返回true
            .test(student);
    if(!b) System.out.println("Java到现在都没考到90分?你的室友都拿国家奖学金了");
}


判空包装

Java8还新增了一个非常重要的判空包装类Optional,这个类可以很有效的处理空指针问题。

private static void test(String str){
    Optional
            .ofNullable(str)   //将传入的对象包装进Optional中
            .ifPresent(s -> System.out.println("字符串长度为:"+s.length()));  
            //如果不为空,则执行这里的Consumer实现
}


private static void test(String str){
    String s = Optional.ofNullable(str).get();   //get方法可以获取被包装的对象引用,但是如果为空的话,会抛出异常
    System.out.println(s);
}
private static void test(String str){
    String s = Optional.ofNullable(str).orElse("我是为null的情况备选方案");
    System.out.println(s);
}
private static void test(String str){
    Integer i = Optional
            .ofNullable(str)
            .map(String::length)   //使用map来进行映射,将当前类型转换为其他类型,或者是进行处理
            .orElse(-1);
    System.out.println(i);
}


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