java学习笔记10--泛型总结-阿里云开发者社区

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java学习笔记10--泛型总结

简介:

集合类中的数据类型

集合类中可以存储各种数据,数据一旦存入,其类型均会转化为Object类型。从集合类中取出数据时,一般均需要将Object类型转换回存入之前的实际类型

Vector v=new Vector();
v.add("张三");   //存入字符串
String name=(String)v.get(0);  //强制类型转换,OK
v.add(new Date());  //存入当前时间对象,OK

 // 由于Date类型不能转换为String,下面语句会在运行时发生错误,但这种错误在编译时不会被检查出来
String date=(String)v.get(1); //编译器不会发现这里有问题

强类型集合

传统的集合类的实例中可以存储任意类型数据,这种集合类称为弱类型集合类。JDK1.5以后,引入了强类型集合类:

  • 强类型集合类中,只能存储指定类型的数据

  • 在强类型集合类中取出数据时,无需进行类型转换处理,如果数据类型不配备,编译时会直接报错

  • 强类型集合并没有引入新的类名,只需在定义原有集合对象时,用尖括号(<>)指明其存储的数据类型名称即可。

举个例子:

//下面的向量类的实例中只能存储字符串类型数据
Vector<String> v=new Vector<String>(); 
v.add("hello"); //加入的是字符串,OK
String name=v.get(0); //取出时,无需做类型转换,如果想在这种强类型集合中加入日期数据,在编译时就会报告错误
v.add(new Date()); //编译器会直接报告类型不匹配错误

泛型类

定义泛型(Generics)类

强类型集合采用了JDK1.5引入的泛型语法。泛型相当于类中一种特殊的类型,这种类型的特点是在实例化该类时可指定为某个具体的实际类型。

声明包含泛型的类的格式如下:

 [访问修饰符]  class 类名<泛型1,泛型2,…> {
       泛型1  泛型成员1;
       泛型2  泛型成员2;
       //....
 }

声明中的泛型1、泛型2等等泛型符号可以是任意合法的Java标识符。

泛型类的声明示例

//此处声明了一个包含泛型T的泛型类,T代表所有可能的类型,而T的实际类型在Generic类实例化时指定。
class Generic<T> {
     private T f;  //f为泛型成员
     public void setF(T f) {//setF方法的参数类型为泛型T
          this.f = f;
     }
     public T getF() {//getF方法的返回类型为泛型T
          return f;
     }
}

泛型类的实例化

创建泛型类的实例时,可以使用一对尖括号指定泛型的真正类型

public class test {  
    public static void main(String args[ ]) { 
        //f1中的泛型T在此指定为Boolean类型
        Generic<Boolean> f1 = new Generic<Boolean>();
        
        //f2中的泛型T在此指定为Integer类型
        Generic<Integer> f2 = new Generic<Integer>();
        
        //f1的setF方法只能接受Boolean类型的数据
        f1.setF(new Boolean(true));
        Boolean b = f1.getF();
        System.out.println(b);
        
        //f2的setF方法只能接受Integer类型的数据
        f2.setF(new Integer(10));
        Integer i = f2.getF();
        System.out.println(i);
   }
}

实例化时的泛型的默认类型

泛型类实例化时,并不一定要指明泛型对应的实际类型,此时会使用Object作为泛型的默认类型

Generic f3 = new Generic();
f3.setF(new Boolean(false));

编译时编译器会发出警告:

Note: Generic.java uses unchecked or unsafe operations.

Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.

建立类型为泛型类的数组

如果要建立泛型类的数组,需要注意new关键字后面不要加入泛型的实际类型名,如下所示:

Generic<String>[] gs;  //声明泛型类的数组

//先对泛型数组进行初始化
gs = new Generic[5]; //不要写成new Generic<String>[5]

//再分别为每一个数组元素进行初始化
gs[0] = new Generic<String>();//为第一个数组元素赋值
//....

包含多个泛型的类定义示例

包含有两个泛型定义的类声明和实例化:

class Generic2<T1, T2> {
    private T1 f1;
    private T2 f2;
    //...
}

//给出泛型T1, T2的实际类型
Generic<Integer, Boolean> f = new Generic<Integer, Boolean>();

//没有给出泛型T1, T2的实际类型
Generic f1 = new Generic(); //T1, T2将默认为是Object类型

泛型成员的使用

在泛型类中的泛型成员不能直接实例化,其实例必须要通过方法的参数传递给泛型成员:

class Generic<T> {
    private T[] array;    //此处不能用new T[]实例化array
    public void setArray(T[] array) {
        this.array = array;
    }
    public T[] getArray() {
        return array;
    }
}

测试程序:

public class test {  
    public static void main(String args[ ]) { 
        String[] strs = {"red", "black", "green"};
        Generic<String> f = new Generic<String>();
        //向泛型成员array传递实际的字符串数组
        f.setArray(strs);
        //读取泛型成员array的值,将其赋给字符串数组变量strs
        strs = f.getArray();
   }
}

泛型成员的可用方法

由于泛型类型只有在类实例化后才能确定,类中的泛型成员只能使用Object类型中的方法:

class Generic<T>{
    T f;
    void setF(T f){ this.f = f; }
    //....
    void doSome(){
        //getClass和toString都是Object中的方法
        System.out.println(f.getClass().getName());
        System.out.println(f.toString());
    }
}

测试程序:

public class javatest {  
    public static void main(String args[ ]) { 
        String strs = "hello";
        Generic<String> f = new Generic<String>();
        f.setF(strs);
        f.doSome();
   }
}

限制泛型上限类型

extends关键字用来指定泛型的上限,在实例化泛型类时,为该泛型指定的实际类型必须是指定类的子类或指定接口的子接口

import java.util.List;
public class ListGeneric<T extends List> {
    private T list;
    public void setList(T list) {
        this.list = list;
    }
    public T getList() {
        return list;
    }
}

在限定泛型的类型时,无论要限定的是接口或是类,都要使用extends关键词

测试例子:

ListGeneric<Vector> f1 = new ListGeneric<Vector>();
ListGeneric<ArrayList> f2 = new ListGeneric<ArrayList>();

如果不是List的类型,编译时就会发生错误:

ListGeneric<HashMap> f3 =  new ListGeneric<HashMap>();
type parameter java.util.HashMap is not within its bound
ListGeneric<HashMap> f3 = new ListGeneric<HashMap>();

默认的泛型限制类型

定义泛型类别时,如果只写以下代码:

class Generic<T> {
    //...
}

相当于下面的定义方式:

class Generic<T> extends Object {
    //...
}

限定泛型上限后的成员可用方法:

泛型类型的上限一经限定,类中的泛型成员就可使用上限类型中的方法和其他可用成员:
class ListGeneric<T extends List>{
    private T list;
    public void setList(T list) {
        this.list = list;
    }
    public void doSome() {
        //ad、get方法都是List接口中定义的方法
        list.add(new Integer(0));
        System.out.println(list.get(0));
    }
}

Object是所有类的父类,因此,所有的类型的实例都可赋值给声明为Object类型的变量

Boolean f1 = new Boolean(true);
Integer f2 = new Integer(1);
Object f = f1;    //ok
f = f2;        //ok

在实例化泛型类时,将泛型指定为Object类型却不存在着和其他类型之间的兼容性:

Generic<Boolean> f1 = new Generic<Boolean>();
Generic<Integer> f2 = new Generic<Integer>();
Generic<Object> f=f1; //f1和f类型并不兼容,发生编译错误
f=f2;  //f2和f类型同样不兼容,也会发生编译错误 

泛型通配字符(Wildcard)

泛型类实例之间的不兼容性会带来使用的不便。使用泛型通配符(?)声明泛型类的变量可以解决这个问题

Generic<Boolean> f1 = new Generic<Boolean>();
Generic<Integer> f2 = new Generic<Integer>();
Generic<Object> f3 = new Generic<Object>();
Generic<?> f;
f = f1;    //ok
f = f2;    //ok
f = f3;    //ok

通配符也可以用于方法的参数类型的声明,表示该参数可接受对应泛型类型的任意实例。

以下类定义中的printCollection方法可以打印任意强类型集合中的内容

class test {
    //Collection<?>可以匹配任意强类型的集合
    static void printCollection(Collection<?> c) {
        for(Object o : c)
            System.out.println(o);
    }
}

和限制泛型的上限相似,同样可以使用extends关键字限定通配符匹配类型的上限:

Generic<? extends List> f = null;
f = new Generic<ArrayList>();    //ok
//...
f = new Generic<Vector>();    //ok
//...
//以下语句会发生编译错误,因为HashMap没有实现List接口
f = new Generic<HashMap>();
incompatible types
found : Generic<java.util.HashMap>
required: Generic<? extends java.util.List>
f = new Generic<HashMap>();

限定通配符匹配类型的下限

还可以使用super关键词将通配符匹配类型限定为某个类型及其父类型:

//将f限定为只能代表采用java.sql.Date的父类实例化的
Generic<? super java.sql.Date> f = null;
f = new Generic<java.sql.Date>();    //ok
        
//OK,java.util.Date是java.sql.Date的父类
f = new Generic<java.util.Date>();
    
//错误,因为String不是java.sql.Date的父类
f = new Generic<String>();

泛型方法

不仅类可以声明泛型,类中的方法也可以声明仅用于自身的泛型,这种方法叫做泛型方法。其定义格式为:

访问修饰符 <泛型列表> 返回类型 方法名(参数列表){

    实现代码

}

其中泛型列表为用逗号分隔的合法Java标识符。

在泛型列表中声明的泛型,可用于该方法的返回类型声明、参数类型声明和方法代码中的局部变量的类型声明。类中其他方法不能使用当前方法声明的泛型。使用泛型方法可以解决上述的泛型通配符造成的问题

泛型方法声明示例:

class cc{
    /*
     方法fun声明了一个泛型T,该方法将任意类型的数组a中的所有
     元素复制到相应的强类型集合c当中而不会导致编译错误。
     此处的泛型声明T仅作用于fun方法的声明部分和实现代码部分。
     */
     public static <T> void fun(T[] a, Collection<T> c){
         for(T o : a)
             c.add(o);    //不会出现类似通配符的编译错误
     }
}

调用泛型方法和调用普通方法没有任何不同,只需要传递含有具体类型的实参即可:

泛型方法的调用示例:

//对cc中定义的泛型方法fun进行调用测试
public class javatest {  
    public static void main(String args[ ]) { 
        String[] sa = new String[100];
        Collection<String> cs = new Vector<String>();
        Collection<Object> co = new Vector<Object>();
        
        cc.fun(sa, cs);    //fun中的泛型T此时匹配类型String
        cc.fun(sa, co);    //fun中的泛型T此时匹配类型Object
   }
}

限定泛型方法中泛型类型

泛型方法中的声明的泛型,同样可以使用extends关键字限定其类型的下限:

class cc{
  //限定aToC方法中的泛型T必须是实现了序列化接口的类型
   public static <T extends java.io.Serializable> void fun(T[] a,Collection<T> c){
         for(T o : a)
             c.add(o);
    }
}

原始类型和向后兼容

先看一个泛型类定义

public class GenericStack<E> {
    ArrayList<E> list = new ArrayList<E>();
    public int getSize() {
        return list.size();
    }
    public E peek() {
        return list.get(getSize() - 1);
    }
    public void push(E o) {
        list.add(o);
    }
    public E pop() {
        E o = list.get(getSize() - 1);
        list.remove(getSize() - 1);
        return o;
    }
    public boolean isEmpty() {
        return list.isEmpty();
    }
}

可以使用泛型类而无需指定具体类型:

GenericStack stack = new GenericStack();

//大体等价于于下面的语句
GenericStack<Object> stack = new GenericStack<Object>();

再看下面的一个例子:

class Max {
    public static Comparable max(Comparable o1, Comparable o2) {
        if(o1.compareTo(o2) > 0)
            return o1;
        return o2;
    }
}

public class javatest {  
    public static void main(String args[]) { 
        Max.max("welcome", 12);
   }
}

得到一个运行错误:

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String

结论:原始类型是不安全的,尽量使用泛型类型

一个更好的编写max方法的方式是使用泛型:

class Max {
    public static <E extends Comparable<E>> E max(E o1, E o2) {
        if(o1.compareTo(o2) > 0)
            return o1;
        return o2;
    }
}

再次调用上面的命令就会显示一个编译错误,由于max方法的两个参数必须是相同的类型

继承中的泛型

继承时如需保留父类泛型,需要在声明时加入父类泛型

class subGeneric<T1, T2, T3> extends Generic<T1, T2> {
    private T3 f3;
    public void setF3(T3 f3) {
        this.f3 = f3;
    }
    public T3 getF3() {
        return f3;
    }
}

如果不保留父类中的泛型声明,则继承下来的T1与T2自动变为Object类型。建议父类中的泛型声明在子类中都要保留

继承时指定父类的泛型类型

public class SubGeneric<T3> extends Generic<String, Object> {
    private T3 f3;
    public void setF3(T3 f3) {
        this.f3 = f3;
    }
    public T3 getF3() {
        return f3;
    }
}

泛型接口

接口也可包含泛型的声明:

interface I<T1, T2> {
    T1 getT1();
    T2 getT2();
    //...
}

实现泛型接口时,类在定义时可以不声明泛型接口中的泛型,此时接口中的泛型也会自动变为Object类型:

class IC implements I {
    public Object getT1() { }
    public Object getT2() { }
    //...
}

泛型接口的实现

class IC<T1, T2> implements I<T1, T2> {
    public T1 getT1() { }
    public T2 getT2() { }
    //...
}

I<String, Integer> i = new IC<String, Integer>();

实现泛型接口时指定泛型类型

在实现泛型接口时,也可直接指定接口中的泛型的实际类型:

interface I<T1, T2> {
    T1 getT1();
    T2 getT2();
    //...
}
//实现接口I时,直接指定泛型T1、T2的类型
class IC implements I<String, Integer> {
    //由于指定接口I中T1类型为String,getT1返回类型必须为String
    public String getT1() { }
    //由于指定接口I中T2类型为Integer,getT2返回类型必须为Integer
    public Integer getT2() { }
    //...
}

泛型和枚举

由于枚举类型不能直接实例化,所以枚举的定义中不能含有泛型的声明,但枚举中可包含泛型方法的定义。

public enum TrafficLight{
  Red,Amber,Green;
  private int duration;
  public static <T> void avgDuration(Collection<T> carType){
     //....
  }
  //....
}

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