数据结构第四篇【再谈泛型】-阿里云开发者社区

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大家好，本文主要讲解泛型的进阶

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泛型

什么是泛型

一般的类和方法，只能使用具体的类型: 要么是基本类型，要么是自定义的类。如果要编写可以应用于多种类型的代码，这种刻板的限制对代码的束缚就会很大。----- 来源《Java编程思想》对泛型的介绍。

泛型是在JDK1.5引入的新的语法，通俗讲，泛型：就是适用于许多许多类型。从代码上讲，就是对类型实现了参数化。

引出泛型

实现一个类，类中包含一个数组成员，使得数组中可以存放任何类型的数据，也可以根据成员方法返回数组中某个下标的值？

思路

我们以前学过的数组，只能存放指定类型的元素，例如：int[] array = new int[10]; String[] strs = new String[10];
所有类的父类，默认为Object类。数组是否可以创建为Object?

代码示例

class MyArray {
    public Object[] array = new Object[10];
    
    public Object getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,Object val) {
        this.array[pos] = val;
    }
 }
 
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,"hello");//字符串也可以存放
        String ret = myArray.getPos(1);//编译报错
        System.out.println(ret);
    }
 }

问题：以上代码实现后发现

任何类型数据都可以存放
1号下标本身就是字符串，但是确编译报错。必须进行强制类型转换

虽然在这种情况下，当前数组任何数据都可以存放，但是，更多情况下，我们还是希望他只能够持有一种数据类型。而不是同时持有这么多类型。所以，泛型的主要目的：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。此时，就需要把类型，作为参数传递。需要什么类型，就传入什么类型。

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> {  
}

class 泛型类名称<类型形参列表> extends 继承类/* 这里可以使用类型参数 */ {
    // 这里可以使用类型参数
}
 
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> extends ParentClass<T1> {
    // 可以只使用部分类型参数
}

上述代码进行改写如下：

class MyArray<T> {
    public T[] array = (T[])new Object[10];//1
 
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
 }
 public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();//2
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,12);
        int ret = myArray.getPos(1);//3
        System.out.println(ret);
        myArray.setVal(2,"bit");//4
    }
 }

代码解释：

类名后的代表占位符，表示当前类是一个泛型类
注释1处，不能new泛型类型的数组
注释2处，类型后加入指定当前类型
注释3处，不需要进行强制类型转换
注释4处，代码编译报错，此时因为在注释2处指定类当前的类型，此时在注释4处，编译器会在存放元素的时候帮助我们进行类型检查。

泛型类的使用

语法：

泛型类<类型实参> 变量名;  // 定义一个泛型类引用
new 泛型类<类型实参>(构造方法实参);  // 实例化一个泛型类对象

示例

MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();

注意：泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类！

类型推导(Type Inference)

当编译器可以根据上下文推导出类型实参时，可以省略类型实参的填写

MyArray<Integer> list = new MyArray<>(); // 可以推导出实例化需要的类型实参为 Integer

为什么不能实例化泛型类型数组

class MyArray<T> {
    public T[] array = (T[])new Object[10];
 
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
    public T[] getArray() {
        return array;
    }
 }
 
 public static void main(String[] args) {
     MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>();
 
     Integer[] strings = myArray1.getArray();
 
 }
 
/*
 Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;
    at TestDemo.main(TestDemo.java:31)
 */

原因：替换后的方法为：将Object[]分配给Integer[]引用，程序报错。

public Object[] getArray() {
    return array;
 }

通俗讲就是：返回的Object数组里面，可能存放的是任何的数据类型，可能是String，可能Person，运行的时候，直接转给Integer类型的数组，编译器认为是不安全的。

正确的方式：

class MyArray<T> {
    public T[] array;
 
    public MyArray() {
    }
    /**
 * 通过反射创建，指定类型的数组
* @param clazz
 * @param capacity
 */
   public MyArray(Class<T> clazz, int capacity) {
     array = (T[])Array.newInstance(clazz, capacity);
   }
   public T getPos(int pos) {
     return this.array[pos];
   }
   public void setVal(int pos,T val) {
     this.array[pos] = val;
   }
   public T[] getArray() {
    return array;
   }
 }
   public static void main(String[] args) {
     MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>(Integer.class,10);
     Integer[] integers = myArray1.getArray();
   }

泛型的上界

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。

语法：

class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {
 ...
 }

示例：

public class MyArray<E extends Number> {
 ...
 }

只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参

MyArray<Integer> l1;        
// 正常，因为 Integer 是 Number 的子类型
MyArray<String> l2;     // 编译错误，因为 String 不是 Number 的子类型

泛型方法

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) { ... }

示例：

public class Util {
    //静态的泛型方法 需要在static后用<>声明泛型类型参数
    public static <E> void swap(E[] array, int i, int j) {
        E t = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = t;
    }
 }

通配符

? 用于在泛型的使用，即为通配符

通配符解决什么问题

package www.bit.java.test;
 
class Message<T> {
    private T message ;
 
    public T getMessage() {
        return message;
    }
 
    public void setMessage(T message) {
        this.message = message;
    } 
    
}
 
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Message<String> message = new Message<>() ; 
        message.setMessage("比特就业课欢迎您");
        fun(message);
    }
    public static void fun(Message<String> temp){
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
 }

以上程序会带来新的问题，如果现在泛型的类型设置的不是String，而是Integer.

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Message<Integer> message = new Message() ; 
        message.setMessage(99);
        fun(message); // 出现错误，只能接收String
    }
    public static void fun(Message<String> temp){
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
 }

我们需要的解决方案：可以接收所有的泛型类型，但是又不能够让用户随意修改。这种情况就需要使用通配符"?"来处理

范例：使用通配符

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Message<Integer> message = new Message() ; 
        message.setMessage(55);
        fun(message); 
    }
    // 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定类型，所以无法修改
    public static void fun(Message<?> temp){
         //temp.setMessage(100); 无法修改！
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
 }

在"?"的基础上又产生了两个子通配符：

? extends 类：设置通配符上限
? super 类：设置通配符下限

通配符上界

语法：

<? extends 上界>
 <? extends Number>//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类

示例：

class Food {
 }
 class Fruit extends Food {
 }
 class Apple extends Fruit {
 }
 class Banana extends Fruit {
 }
 class Message<T> { // 设置泛型
  private T message ;
   public T getMessage() {
   return message;
 }
 public void setMessage(T message) {
   this.message = message;
   }
 }
 public class TestDemo {
   public static void main(String[] args) {
     Message<Apple> message = new Message<>() ;
     message.setMessage(new Apple());
     fun(message);
     Message<Banana> message2 = new Message<>() ;
     message2.setMessage(new Banana());
     fun(message2);
 }
 // 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定类型，所以无法修改
public static void fun(Message<? extends Fruit> temp){
 //temp.setMessage(new Banana()); //仍然无法修改！
//temp.setMessage(new Apple()); //仍然无法修改！
    System.out.println(temp.getMessage());
   }
 }

此时无法在fun函数中对temp进行添加元素，因为temp接收的是Fruit和他的子类，此时存储的元素应该是哪个子

类无法确定。所以添加会报错！但是可以获取元素。

通配符的上界，不能进行写入数据，只能进行读取数据

通配符下界

语法：

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

示例：

class Food {
 }
 class Fruit extends Food {
 }
 class Apple extends Fruit {
 }
 class Plate<T> { 
    private T plate ;
     public T getPlate() {
     return plate;
   }
 public void setPlate(T plate) {
   this.plate = plate;
   }
 }
 public class TestDemo {
     public static void main(String[] args) {
       Plate<Fruit> plate1 = new Plate<>();
       plate1.setPlate(new Fruit());
       fun(plate1);
       Plate<Food> plate2 = new Plate<>();
       plate2.setPlate(new Food());
       fun(plate2);
   }
 }
 public static void fun(Plate<? super Fruit> temp){
 // 此时可以修改！！添加的是Fruit 或者Fruit的子类
    temp.setPlate(new Apple());//这个是Fruit的子类
    temp.setPlate(new Fruit());//这个是Fruit的本身
    //Fruit fruit = temp.getPlate(); 不能接收，这里无法确定是哪个父类
    System.out.println(temp.getPlate());//只能直接输出
}