Java泛型

大家好，我是晓星航。今天为大家带来的是 Java泛型 相关内容的讲解！😀

一般的类和方法，只能使用具体的类型：要么是基本的类型，要么是自定义类型。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舒服就会很大。----来源《Java编程思想》对泛型的介绍。

泛型实在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。

1.1 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}class ClassName<T1, T2, ..., Tn> extends ParentClass<T1> {// 可以只使用部分类型参数        }

了解： 【规范】类型形参一般使用一个大写字母表示，常用的名称有：

• E 表示 Element
• K 表示 Key
• V 表示 Value
• N 表示 Number
• T 表示 Type
• S, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型

不能实例化泛型类型的数组

    public T[] objects = new T[10];//ERROR 1、不能实例化泛型类型的数组

1.2 简单示例

定义一个泛型类顺序表

// 演示泛型目的，没有做错误处理和扩容public class MyArrayList<E> {    private E[] array;    private int size;    public MyArrayList() {// 泛型类型无法直接创建数组，具体的见下面的注意事项        array = (E[])new Object[16];        size = 0;    }    // 尾插    public void add(E e) {        array[size++] = e;    }    // 尾删    public E remove() {        E element = array[size - 1];        array[size - 1] = null; // 将容器置空，保证对象被正确释放        size--;        return element;    }}

1.3 加入静态内部类的示例

定义一个泛型类链表

public class MyLinkedList<E> {    public static class Node<E> {        private E value;        private Node<E> next;        private Node(E e) {            value = e;            next = null;        }    }    private Node<E> head;    private int size;    public MyLinkedList() {        head = null;        size = 0;    }    // 头插    public void pushFront(E e) {        Node<E> node = new Node<>(e);        node.next = head;        head = node;        size++;    }    // 尾插    public void pushBack(E e) {        if (size == 0) {            pushFront(e);            return;        }        Node<E> cur = head;        while (cur.next != null) {            cur = cur.next;        }        cur.next = new Node<E>(e);        size++;    }}

1.4 加入继承或实现的示例

定义一个泛型类顺序表

public interface MyList<E> {    // 尾插    void add(E e);    // 尾删    E remove();}

public class MyArrayList<E> implements MyList<E> {// TODO: 未完成}

1.5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> {...}

上述的类型边界就是我们泛型的上界

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

error: type argument String is not within bounds of type-variable E    MyArrayList<String> l2;        ^where E is a type-variable:    E extends Number declared in class MyArrayList

了解： 没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object

不指定边界就默认为Object

1.5.1复杂举例

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

E必须是实现了Comparable接口的

1.6泛型的下界

泛型没有下界！！！

2.1 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

2.2 示例

MyArrayList<String> list = new MyArrayList<String>();

2.3 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

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

3.1 说明

裸类型是一个泛型类但没有带着类型实参，例如 MyArrayList 就是一个裸类型

MyArrayList list = new MyArrayList();

**注意：**我们不要自己去使用裸类型，裸类型是为了兼容老版本的 API 保留的机制

下面的类型擦除部分，我们也会讲到编译器是如何使用裸类型的。

3.2 未检查错误

MyArrayList<String> list = new MyArrayList(); // 自己永远不要这么用

上述代码，会产生编译警告

Note: Example.java uses unchecked or unsafe operations.Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.

可以使用 @SuppressWarnings 注解进行警告压制

@SuppressWarnings("unchecked")

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。

4.1 语法

class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {...}

4.2 示例

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

只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参

MyArrayList<Integer> l1; // 正常，因为 Integer 是 Number 的子类型MyArrayList<String> l2; // 编译错误，因为 String 不是 Number 的子类型error: type argument String is not within bounds of type-variable E        MyArrayList<String> l2;        ^where E is a type-variable:        E extends Number declared in class MyArrayList

了解： 没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object

4.3 复杂一点的示例

定义一个泛型类搜索树

public class BSTree<K extends Comparable<K>, V> {...}

传入的 K 必须是 Comparable 的，并且是可以和另一个 K 类型做比较的，后边的 K 是对类型参数的使用了

我们之前已经讲过，泛型是作用在编译期间的一种机制，实际上运行期间是没有这么多类的，那运行期间是什么类型呢？这里就是类型擦除在做的事情。

class MyArrayList<E> {// E 会被擦除为 Object}class MyArrayList<E extends Comparable<E>> {// E 被擦除为 Comprable}

总结： 即类型擦除主要看其类型边界而定

了解： 编译器在类型擦除阶段在做什么？

1. 将类型变量用擦除后的类型替换，即 Object 或者 Comparable
2. 加入必要的类型转换语句
3. 加入必要的 bridge method 保证多态的正确性

? 用于在泛型的使用，即为通配符

6.1通配符解决什么问题

**通配符是用来解决泛型无法协变的问题的，**协变指的就是如果 Student 是 Person 的子类，那么 List 也应该是 List 的子类。但是泛型是不支持这样的父子类关系的。

泛型 T 是确定的类型，一旦你传了我就定下来了，而通配符则更为灵活或者说是不确定，更多的是用于扩充参数的范围。

或者我们可以这么理解：泛型T就像是个变量，等着你将来传一个具体的类型，而通配符则是一种规定，规定你能传哪些参数。

class Alg3 {    public static <T> void print1(ArrayList<T> list) {        for (T x: list) {            System.out.println(x);        }    }    public static void print2(ArrayList<?> list) {        for (Object x: list) {            System.out.println(x);        }    }}

print1是泛型T来接受，他可以确定你传过来的是泛型T类型。

但是print2使用的是Object来接受，他不能确定你传过来的？是什么类型，所以他选择了使用万能类型Object来接受。

示例

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("庐山风景真美");        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：设置泛型上限

? super 类：设置泛型下限

6.2 通配符-上界

语法

只能调用传入参数的子类，不允许调用他们的父类

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

示例

// 可以传入类型实参是 Number 子类的任意类型的 MyArrayList 因为这里的? 继承了Number。public static void printAll(MyArrayList<? extends Number> list) {...}// 以下调用都是正确的printAll(new MyArrayList<Integer>());printAll(new MyArrayList<Double>());printAll(new MyArrayList<Number>());// 以下调用是编译错误的printAll(new MyArrayList<String>());printAll(new MyArrayList<Object>());

此时的list可以引用的子类对象很多，编译器无法确定你具体的类型的。 编译器为了安全起见，此时只允许你进行读取。

上述传入的是Number，调用Integer、Double和Number是可以的，但是调用String和Object是不可以的。

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

通配符的上界，不能进行写入数据，只能进行读取数据。

6.3 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

// 可以传入类型实参是 Integer 父类的任意类型的 MyArrayListpublic static void printAll(MyArrayList<? super Integer> list) {        ...        }// 以下调用都是正确的        printAll(new MyArrayList<Integer>());        printAll(new MyArrayList<Number>());        printAll(new MyArrayList<Object>());// 以下调用是编译错误的        printAll(new MyArrayList<String>());        printAll(new MyArrayList<Double>());

假如我们引用Person，我们引用的对象肯定是Person或者Person的父类的集合，我们能够确定此时存储的元素的最小粒度比Person小的都可以。但是，你读取的时候，你知道是读取到的哪个子类吗？

添加元素时，只要添加的时Person或者Person的子类就可以。

通配符的下界，不能进行读取数据，只能写入数据。

为什么

Person person = arrayList1.get(0);

//Student student = arrayList1.get(0);

注：Student是Person的子类

不可以取出arrayList的元素？

答：因为存放的时候可以通过多态来存放Person的子类，但是取出的时候，只能取出Person或者Person的父类，不能向下引用子类

public class MyArrayList<E> { ... }// MyArrayList