Java泛型（2）-阿里云开发者社区

3. 自定义泛型结构

3.1 泛型的基础说明

1、<类型>这种语法形式就叫泛型。

<类型>的形式我们称为类型参数，这里的"类型"习惯上使用T表示，是Type的缩写。即：。

：代表未知的数据类型，我们可以指定为，，等。

类比方法的参数的概念，我们把，称为类型形参，将称为类型实参，有助于我们理解泛型

这里的T，可以替换成K，V等任意字母。

2、在哪里可以声明类型变量<T>

声明类或接口时，在类名或接口名后面声明泛型类型，我们把这样的类或接口称为泛型类或泛型接口。

【修饰符】 class 类名<类型变量列表> 【extends 父类】 【implements 接口们】{
    
}
【修饰符】 interface 接口名<类型变量列表> 【implements 接口们】{
    
}

//例如：
public class ArrayList<E>    
public interface Map<K,V>{
    ....
}

声明方法时，在【修饰符】与返回值类型之间声明类型变量，我们把声明了类型变量的方法，称为泛型方法。

[修饰符] <类型变量列表> 返回值类型 方法名([形参列表])[throws 异常列表]{
    //...
}

//例如：java.util.Arrays类中的
public static <T> List<T> asList(T... a){
    ....
}

3.2 自定义泛型类或泛型接口

当我们在类或接口中定义某个成员时，该成员的相关类型是不确定的，而这个类型需要在使用这个类或接口时才可以确定，那么我们可以使用泛型类、泛型接口。

3.2.1 说明

① 我们在声明完自定义泛型类以后，可以在类的内部（比如：属性、方法、构造器中）使用类的泛型。

② 我们在创建自定义泛型类的对象时，可以指明泛型参数类型。一旦指明，内部凡是使用类的泛型参数的位置，都具体化为指定的类的泛型类型。

③ 如果在创建自定义泛型类的对象时，没有指明泛型参数类型，那么泛型将被擦除，泛型对应的类型均按照Object处理，但不等价于Object。

经验：泛型要使用一路都用。要不用，一路都不要用。

④ 泛型的指定中必须使用引用数据类型。不能使用基本数据类型，此时只能使用包装类替换。

⑤ 除创建泛型类对象外，子类继承泛型类时、实现类实现泛型接口时，也可以确定泛型结构中的泛型参数。

如果我们在给泛型类提供子类时，子类也不确定泛型的类型，则可以继续使用泛型参数。

我们还可以在现有的父类的泛型参数的基础上，新增泛型参数。

3.2.2 注意

① 泛型类可能有多个参数，此时应将多个参数一起放在尖括号内。比如：<E1,E2,E3>

② JDK7.0 开始，泛型的简化操作：ArrayList flist = new ArrayList<>();

③ 如果泛型结构是一个接口或抽象类，则不可创建泛型类的对象。

④ 不能使用new E[]。但是可以：E[] elements = (E[])new Object[capacity];

参考：ArrayList源码中声明：Object[] elementData，而非泛型参数类型数组。

⑤ 在类/接口上声明的泛型，在本类或本接口中即代表某种类型，但不可以在静态方法中使用类的泛型。

⑥ 异常类不能是带泛型的。

3.2.2 举例

举例1：

class Person<T> {
    // 使用T类型定义变量
    private T info;
    // 使用T类型定义一般方法
    public T getInfo() {
        return info;
    }
    public void setInfo(T info) {
        this.info = info;
    }
    // 使用T类型定义构造器
    public Person() {
    }
    public Person(T info) {
        this.info = info;
    }
    // static的方法中不能声明泛型
    //public static void show(T t) {
    //
    //}
    // 不能在try-catch中使用泛型定义
    //public void test() {
        //try {
        //
        //} catch (MyException<T> ex) {
        //
        //}
    //}
}

举例2：

class Father<T1, T2> {
}
// 子类不保留父类的泛型
// 1)没有类型 擦除
class Son1 extends Father {// 等价于class Son extends Father<Object,Object>{
}
// 2)具体类型
class Son2 extends Father<Integer, String> {
}
// 子类保留父类的泛型
// 1)全部保留
class Son3<T1, T2> extends Father<T1, T2> {
}
// 2)部分保留
class Son4<T2> extends Father<Integer, T2> {
}

举例3：

class Father<T1, T2> {
}
// 子类不保留父类的泛型
// 1)没有类型 擦除
class Son<A, B> extends Father{//等价于class Son extends Father<Object,Object>{
}
// 2)具体类型
class Son2<A, B> extends Father<Integer, String> {
}
// 子类保留父类的泛型
// 1)全部保留
class Son3<T1, T2, A, B> extends Father<T1, T2> {
}
// 2)部分保留
class Son4<T2, A, B> extends Father<Integer, T2> {
}

3.2.3 练习

练习1：

声明一个学生类，该学生包含姓名、成绩，而此时学生的成绩类型不确定，为什么呢，因为，语文老师希望成绩是“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”，数学老师希望成绩是89.5, 65.0，英语老师希望成绩是’A’,‘B’,‘C’,‘D’,‘E’。那么我们在设计这个学生类时，就可以使用泛型。

package com.atguigu.genericclass.define;

class Student<T>{
    private String name;
    private T score;

    public Student() {
        super();
    }
    public Student(String name, T score) {
        super();
        this.name = name;
        this.score = score;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public T getScore() {
        return score;
    }
    public void setScore(T score) {
        this.score = score;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "姓名：" + name + ", 成绩：" + score;
    }
}

public class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        //语文老师使用时：
        Student<String> stu1 = new Student<String>("张三", "良好");

        //数学老师使用时：
        //Student<double> stu2 = new Student<double>("张三", 90.5);//错误，必须是引用数据类型
        Student<Double> stu2 = new Student<Double>("张三", 90.5);

        //英语老师使用时：
        Student<Character> stu3 = new Student<Character>("张三", 'C');

        //错误的指定
        //Student<Object> stu = new Student<String>();//错误的
    }
}

练习2：

定义个泛型类 DAO<T>，在其中定义一个Map 成员变量，Map 的键为 String 类型，值为 T 类型。

分别创建以下方法：
public void save(String id,T entity)： 保存 T 类型的对象到 Map 成员变量中
public T get(String id)：从 map 中获取 id 对应的对象
public void update(String id,T entity)：替换 map 中key为id的内容,改为 entity 对象
public List<T> list()：返回 map 中存放的所有 T 对象
public void delete(String id)：删除指定 id 对象

定义一个 User 类：
该类包含：private成员变量（int类型） id，age；（String 类型）name。

定义一个测试类：
创建 DAO 类的对象， 分别调用其 save、get、update、list、delete 方法来操作 User 对象，
使用 Junit 单元测试类进行测试。

代码实现：

/**
 * @author 尚硅谷-宋红康
 * @create 8:45
 */
public class DAO<T> {
    private Map<String,T> map ;

    {
        map = new HashMap<String,T>();
    }

    //保存 T 类型的对象到 Map 成员变量中
    public void save(String id,T entity){
        if(!map.containsKey(id)){
            map.put(id,entity);
        }

    }
    //从 map 中获取 id 对应的对象
    public T get(String id){
        return map.get(id);
    }
    //替换 map 中key为id的内容,改为 entity 对象
    public void update(String id,T entity){
        if(map.containsKey(id)){
            map.put(id,entity);
        }
    }
    //返回 map 中存放的所有 T 对象
    public List<T> list(){
        //错误的：
//        Collection<T> values = map.values();
//        System.out.println(values.getClass());
//        return (List<T>) values;
        //正确的方式1：
//        ArrayList<T> list = new ArrayList<>();
//        Collection<T> values = map.values();
//        list.addAll(values);
//        return list;
        //正确的方式2：
        Collection<T> values = map.values();
        ArrayList<T> list = new ArrayList<>(values);
        return list;
    }
    //删除指定 id 对象
    public void delete(String id){
        map.remove(id);
    }
}

package com.atguigu02.selfdefine.exer1;

import java.util.Objects;

/**
 * 定义一个 User 类：
 * 该类包含：private成员变量（int类型） id，age；（String 类型）name。
 *
 * @author 尚硅谷-宋红康
 * @create 9:02
 */
public class User {
    private int id;
    private int age;
    private String name;

    public User() {
    }

    public User(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        User user = (User) o;
        return id == user.id && age == user.age && Objects.equals(name, user.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(id, age, name);
    }
}

package com.atguigu02.selfdefine.exer1;

import java.util.List;

/**
 * @author 尚硅谷-宋红康
 * @create 9:04
 */
public class DAOTest {
    public static void main(String[] args) {
        DAO<User> dao = new DAO<>();

        dao.save("1001",new User(1,34,"曹操"));
        dao.save("1002",new User(2,33,"刘备"));
        dao.save("1003",new User(3,24,"孙权"));

        dao.update("1002",new User(2,23,"刘禅"));

        dao.delete("1003");

        List<User> list = dao.list();
        for(User u : list){
            System.out.println(u);
        }
    }
}

3.3 自定义泛型方法

如果我们定义类、接口时没有使用<泛型参数>，但是某个方法形参类型不确定时，这个方法可以单独定义<泛型参数>。

3.3.1 说明

泛型方法的格式：

[访问权限]  <泛型>  返回值类型  方法名([泛型标识 参数名称])  [抛出的异常]{
    
}

方法，也可以被泛型化，与其所在的类是否是泛型类没有关系。
泛型方法中的泛型参数在方法被调用时确定。
泛型方法可以根据需要，声明为static的。

3.3.2 举例

举例1：

public class DAO {

    public <E> E get(int id, E e) {

        E result = null;

        return result;
    }
}

举例2：

public static <T> void fromArrayToCollection(T[] a, Collection<T> c) {
    for (T o : a) {
        c.add(o);
    }
}

public static void main(String[] args) {
    Object[] ao = new Object[100];
    Collection<Object> co = new ArrayList<Object>();
    fromArrayToCollection(ao, co);

    String[] sa = new String[20];
    Collection<String> cs = new ArrayList<>();
    fromArrayToCollection(sa, cs);

    Collection<Double> cd = new ArrayList<>();
    // 下面代码中T是Double类，但sa是String类型，编译错误。
    // fromArrayToCollection(sa, cd);
    // 下面代码中T是Object类型，sa是String类型，可以赋值成功。
    fromArrayToCollection(sa, co);
}

举例3：

class MyArrays {
    public static <T> void sort(T[] arr){
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length-i; j++) {
                if(((Comparable<T>)arr[j]).compareTo(arr[j+1])>0){
                    T temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                }
            }
        }
    }
}

public class MyArraysTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {3,2,5,1,4};
//    MyArrays.sort(arr);//错误的，因为int[]不是对象数组

        String[] strings = {"hello","java","song"};
        MyArrays.sort(strings);
        System.out.println(Arrays.toString(strings));

        Circle[] circles = {new Circle(2.0),new Circle(1.2),new Circle(3.0)};
        MyArrays.sort(circles); //编译通过，运行报错，因为Circle没有实现Comparable接口
    }
}

3.3.3 练习

练习1: 泛型方法

编写一个泛型方法，实现任意引用类型数组指定位置元素交换。

public static void method1( E[] e,int a,int b)

/**
 * @author 尚硅谷-宋红康
 * @create 9:11
 */
public class Exer01 {

    //编写一个泛型方法，实现任意引用类型数组指定位置元素交换。
    public static <E> void method( E[] arr,int a,int b){
        E temp = arr[a];
        arr[a] = arr[b];
        arr[b] = temp;
    }

    @Test
    public void testMethod(){
        Integer[] arr = new Integer[]{10,20,30,40};
        method(arr,2,3);

        for(Integer i : arr){
            System.out.println(i);
        }
    }
}

练习2: 泛型方法

编写一个泛型方法，接收一个任意引用类型的数组，并反转数组中的所有元素

public static void method2( E[] e)

/**
 * @author 尚硅谷-宋红康
 * @create 9:11
 */
public class Exer01 {

  //编写一个泛型方法，接收一个任意引用类型的数组，并反转数组中的所有元素
    public static <E> void method1( E[] arr){
        for(int min = 0,max = arr.length - 1;min < max; min++,max--){
            E temp = arr[min];
            arr[min] = arr[max];
            arr[max] = temp;
        }
    }

    @Test
    public void testMethod1(){
        Integer[] arr = new Integer[]{10,20,30,40};
        method1(arr);
        for(Integer i : arr){
            System.out.println(i);
        }
    }
}

4. 泛型在继承上的体现

如果B是A的一个子类型（子类或者子接口），而G是具有泛型声明的类或接口，G并不是G的子类型！

比如：String是Object的子类，但是List并不是List的子类。

public void testGenericAndSubClass() {
    Person[] persons = null;
    Man[] mans = null;
    //Person[] 是 Man[] 的父类
    persons = mans;

    Person p = mans[0];

    // 在泛型的集合上
    List<Person> personList = null;
    List<Man> manList = null;
    //personList = manList;(报错)
}

思考：对比如下两段代码有何不同：

片段1：

public void printCollection(Collection c) {
    Iterator i = c.iterator();
    for (int k = 0; k < c.size(); k++) {
        System.out.println(i.next());
    }
}

片段2：

public void printCollection(Collection<Object> c) {
    for (Object e : c) {
        System.out.println(e);
    }
}

5. 通配符的使用

当我们声明一个变量/形参时，这个变量/形参的类型是一个泛型类或泛型接口，例如：Comparator类型，但是我们仍然无法确定这个泛型类或泛型接口的类型变量的具体类型，此时我们考虑使用类型通配符 ? 。

5.1 通配符的理解

使用类型通配符：？

比如：List<?>，Map<?,?>

List<?>是List<String>、List<Object>等各种泛型List的父类。

5.2 通配符的读与写

写操作：

将任意元素加入到其中不是类型安全的：

Collection<?> c = new ArrayList<String>();

c.add(new Object()); // 编译时错误

因为我们不知道c的元素类型，我们不能向其中添加对象。add方法有类型参数E作为集合的元素类型。我们传给add的任何参数都必须是一个未知类型的子类。因为我们不知道那是什么类型，所以我们无法传任何东西进去。

唯一可以插入的元素是null，因为它是所有引用类型的默认值。

读操作：

另一方面，读取List<?>的对象list中的元素时，永远是安全的，因为不管 list 的真实类型是什么，它包含的都是Object。

举例1：

public class TestWildcard {
    public static void m4(Collection<?> coll){
        for (Object o : coll) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}

举例2：

public static void main(String[] args) {
    List<?> list = null;
    list = new ArrayList<String>();
    list = new ArrayList<Double>();
    // list.add(3);//编译不通过
    list.add(null);

    List<String> l1 = new ArrayList<String>();
    List<Integer> l2 = new ArrayList<Integer>();
    l1.add("尚硅谷");
    l2.add(15);
    read(l1);
    read(l2);
}

public static void read(List<?> list) {
    for (Object o : list) {
        System.out.println(o);
    }
}

5.3 使用注意点

注意点1：编译错误：不能用在泛型方法声明上，返回值类型前面<>不能使用?

public static <?> void test(ArrayList<?> list){
}

注意点2：编译错误：不能用在泛型类的声明上

class GenericTypeClass<?>{
}

注意点3：编译错误：不能用在创建对象上，右边属于创建集合对象

ArrayList<?> list2 = new ArrayList<?>();

5.4 有限制的通配符

<?>

允许所有泛型的引用调用

通配符指定上限：<? extends 类/接口 >

使用时指定的类型必须是继承某个类，或者实现某个接口，即<=

通配符指定下限：<? super 类/接口 >

使用时指定的类型必须是操作的类或接口，或者是操作的类的父类或接口的父接口，即>=

说明：

<? extends Number>     //(无穷小 , Number]
//只允许泛型为Number及Number子类的引用调用

<? super Number>      //[Number , 无穷大)
//只允许泛型为Number及Number父类的引用调用

<? extends Comparable>
//只允许泛型为实现Comparable接口的实现类的引用调用

举例1

class Creature{}
class Person extends Creature{}
class Man extends Person{}

class PersonTest {
    public static <T extends Person> void test(T t){
        System.out.println(t);
    }

    public static void main(String[] args) {
        test(new Person());
        test(new Man());
        //The method test(T) in the type PersonTest is not 
        //applicable for the arguments (Creature)
        test(new Creature());
    }
}

举例2：

public static void main(String[] args) {
    Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
    Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
    
    getElement1(list1);
    getElement1(list2);//报错
    getElement1(list3);
    getElement1(list4);//报错
  
    getElement2(list1);//报错
    getElement2(list2);//报错
    getElement2(list3);
    getElement2(list4);
  
}
// 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
// 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}

public static void printCollection1(Collection<? extends Person> coll) {
    //Iterator只能用Iterator<?>或Iterator<? extends Person>.why?
    Iterator<?> iterator = coll.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        Person per = iterator.next();
        System.out.println(per);
    }
}

public static void printCollection2(Collection<? super Person> coll) {
    //Iterator只能用Iterator<?>或Iterator<? super Person>.why?
    Iterator<?> iterator = coll.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        Object obj = iterator.next();
        System.out.println(obj);
    }
}

举例4:

@Test
public void test1(){
    //List<Object> list1 = null;
    List<Person> list2 = new ArrayList<Person>();
    //List<Student> list3 = null;

    List<? extends Person> list4 = null;

    list2.add(new Person());
    list4 = list2;

    //读取：可以读
    Person p1 = list4.get(0);

    //写入：除了null之外，不能写入
    list4.add(null);
    //        list4.add(new Person());
    //        list4.add(new Student());

}

@Test
public void test2(){
    //List<Object> list1 = null;
    List<Person> list2 = new ArrayList<Person>();
    //List<Student> list3 = null;

    List<? super Person> list5 = null;
    list2.add(new Person());

    list5 = list2;

    //读取：可以实现
    Object obj = list5.get(0);

    //写入:可以写入Person及Person子类的对象
    list5.add(new Person());
    list5.add(new Student());

}

5.5 泛型应用举例

举例1：泛型嵌套

public static void main(String[] args) {
    HashMap<String, ArrayList<Citizen>> map = new HashMap<String, ArrayList<Citizen>>();
    ArrayList<Citizen> list = new ArrayList<Citizen>();
    list.add(new Citizen("赵又廷"));
    list.add(new Citizen("高圆圆"));
    list.add(new Citizen("瑞亚"));
    map.put("赵又廷", list);

    Set<Entry<String, ArrayList<Citizen>>> entrySet = map.entrySet();
    Iterator<Entry<String, ArrayList<Citizen>>> iterator = entrySet.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        Entry<String, ArrayList<Citizen>> entry = iterator.next();
        String key = entry.getKey();
        ArrayList<Citizen> value = entry.getValue();
        System.out.println("户主：" + key);
        System.out.println("家庭成员：" + value);
    }
}

举例2：个人信息设计

用户在设计类的时候往往会使用类的关联关系，例如，一个人中可以定义一个信息的属性，但是一个人可能有各种各样的信息（如联系方式、基本信息等），所以此信息属性的类型就可以通过泛型进行声明，然后只要设计相应的信息类即可。

interface Info{   // 只有此接口的子类才是表示人的信息
}
class Contact implements Info{  // 表示联系方式
  private String address ;  // 联系地址
  private String telephone ;  // 联系方式
  private String zipcode ;  // 邮政编码
  public Contact(String address,String telephone,String zipcode){
    this.address = address;
    this.telephone = telephone;
    this.zipcode = zipcode;
  }
  public void setAddress(String address){
    this.address = address ;
  }
  public void setTelephone(String telephone){
    this.telephone = telephone ;
  }
  public void setZipcode(String zipcode){
    this.zipcode = zipcode;
  }
  public String getAddress(){
    return this.address ;
  }
  public String getTelephone(){
    return this.telephone ;
  }
  public String getZipcode(){
    return this.zipcode;
  }
  @Override
  public String toString() {
    return "Contact [address=" + address + ", telephone=" + telephone
        + ", zipcode=" + zipcode + "]";
  }
}
class Introduction implements Info{
  private String name ;   // 姓名
  private String sex ;    // 性别
  private int age ;     // 年龄
  public Introduction(String name,String sex,int age){
    this.name = name;
    this.sex = sex;
    this.age = age;
  }
  public void setName(String name){
    this.name = name ;
  }
  public void setSex(String sex){
    this.sex = sex ;
  }
  public void setAge(int age){
    this.age = age ;
  }
  public String getName(){
    return this.name ;
  }
  public String getSex(){
    return this.sex ;
  }
  public int getAge(){
    return this.age ;
  }
  @Override
  public String toString() {
    return "Introduction [name=" + name + ", sex=" + sex + ", age=" + age
        + "]";
  }
}
class Person<T extends Info>{
  private T info ;
  public Person(T info){    // 通过构造器设置信息属性内容
    this.info = info;
  }
  public void setInfo(T info){
    this.info = info ;
  }
  public T getInfo(){
    return info ;
  }
  @Override
  public String toString() {
    return "Person [info=" + info + "]";
  }
  
}
public class GenericPerson{
  public static void main(String args[]){
    Person<Contact> per = null ;    // 声明Person对象
    per = new Person<Contact>(new Contact("北京市","01088888888","102206")) ;
    System.out.println(per);
    
    Person<Introduction> per2 = null ;    // 声明Person对象
    per2 = new Person<Introduction>(new Introduction("李雷","男",24));
    System.out.println(per2) ;
  }
}

Java泛型（2）

3. 自定义泛型结构

3.1 泛型的基础说明

3.2 自定义泛型类或泛型接口

3.2.1 说明

3.2.2 注意

3.2.2 举例

3.2.3 练习

3.3 自定义泛型方法

3.3.1 说明

3.3.2 举例

3.3.3 练习

4. 泛型在继承上的体现

5. 通配符的使用

5.1 通配符的理解

5.2 通配符的读与写

5.3 使用注意点

5.4 有限制的通配符

5.5 泛型应用举例

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3.2.2 注意

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3.2.3 练习

3.3 自定义泛型方法

3.3.1 说明

3.3.2 举例

3.3.3 练习

4. 泛型在继承上的体现

5. 通配符的使用

5.1 通配符的理解

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5.5 泛型应用举例

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