Java 泛型 介绍
为什么需要泛型?
public class GenericTest { public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("qqyumidi");
list.add("corn");
list.add(100); for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String name = (String) list.get(i); //
System.out.println("name:" + name);
}
}
}
定义一个List类型的集合,先增加2个String类型的值,再增加1个Integer类型的值。这是完全允许的,因为此时list默认的元素类型为Object类型。在之后的循环中,由于忘记了之前在list中也加入了Integer类型的值,出现上面1中的错误。编译时正常,而运行时出现java.lang.ClassCastException。因此,此类错误在编码过程中不易被发现。
增加一个对象到集合中,集合不会记住此对象的类型。从集合中取出此对象时,该对象的编译时类型(表面类型)是Object类型,但其运行时类型(实际类型)是本身类型。因此,上面1处取出集合元素时需要人为地强制类型转换到具体的目标类型,容易出现java.lang.ClassCastException。
使用泛型达到这一目的——使集合能够记住集合内元素类型,只要编译时不出现问题,运行时就不会出现java.lang.ClassCastException。
什么是泛型?
泛型指参数化类型。将原来的具体类型参数化,类似于方法中的形参,类型定义成了参数形式即类型形参,然后在使用时传入具体的类型即类型实参。
使用泛型来修改上面的代码:
public class GenericTest { public static void main(String[] args) {
/*
List list = new ArrayList();
list.add("qqyumidi");
list.add("corn");
list.add(100);
*/ List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("qqyumidi");
list.add("corn");
//list.add(100); // 1 提示编译错误 for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String name = list.get(i); //
System.out.println("name:" + name);
}
}
}
采用泛型写法后,在上面1处增加1个Integer对象时会出现编译错误。List<String>中String是类型实参,直接限定了集合中只能含有String类型的元素,从而上面2处无需进行强制类型转换。也就是说,集合记住了元素的类型,编译器确认了它是String类型。
List接口的定义:
public interface List<E> extends Collection<E> { int size(); boolean isEmpty(); boolean contains(Object o); Iterator<E> iterator(); Object[] toArray(); <T> T[] toArray(T[] a); boolean add(E e); boolean remove(Object o); boolean containsAll(Collection<?> c); boolean addAll(Collection<? extends E> c); boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c); boolean removeAll(Collection<?> c); boolean retainAll(Collection<?> c); void clear(); boolean equals(Object o); int hashCode(); E get(int index); E set(int index, E element); void add(int index, E element); E remove(int index); int indexOf(Object o); int lastIndexOf(Object o); ListIterator<E> listIterator(); ListIterator<E> listIterator(int index); List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);
}
List接口采用了泛型定义,<E>中的E表示类型形参,用于接收具体的类型实参。出现E的地方均表示接收外部相同的类型实参。
作为List接口的实现类,ArrayList的定义形式:
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
} public E get(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
return ArrayList.this.elementData(offset + index);
} //...省略掉其他具体的定义过程 }
自定义泛型接口、泛型类和泛型方法
泛型类和泛型方法定义实例:
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<String> name = new Box<String>("corn");
System.out.println("name:" + name.getData());
} } class Box<T> { private T data; public Box() { } public Box(T data) {
this.data = data;
} public T getData() {
return data;
} }
常见的如T、E、K、V等形式的参数通常表示类型形参,接收外部传入的类型实参。<T>表示泛型方法,T是方法的返回类型。
对于传入的不同类型实参,相应生成的对象实例的类型是否一样?
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<String> name = new Box<String>("corn");
Box<Integer> age = new Box<Integer>(712); System.out.println("name class:" + name.getClass()); // com.qqyumidi.Box
System.out.println("age class:" + age.getClass()); // com.qqyumidi.Box
System.out.println(name.getClass() == age.getClass()); // true } }
在使用泛型类时,虽然传入了不同的类型实参,但没有生成不同的类型。可以传入不同类型实参的泛型类在内存上只有一个,即原来的基本类型(本实例中为Box)。因为泛型只是作用于编译阶段,通过编译的class文件是不包含任何泛型信息的。
类型通配符
根据上面的实例,Box<Number>和Box<Integer>实际上都是Box类型。Box<Number>和Box<Integer>是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢?
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<Number> name = new Box<Number>(99);
Box<Integer> age = new Box<Integer>(712); getData(name); //The method getData(Box<Number>) in the type GenericTest is
//not applicable for the arguments (Box<Integer>)
getData(age); // } public static void getData(Box<Number> data){
System.out.println("data :" + data.getData());
} }
上面1处出现了错误提示信息:The method getData(Box<Number>) in the t ype GenericTest is not applicable for the arguments (Box<Integer>)。Box<Number>不能视为Box<Integer>的父类。
为什么?
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<Integer> a = new Box<Integer>(712);
Box<Number> b = a; //
Box<Float> f = new Box<Float>(3.14f);
b.setData(f); // } public static void getData(Box<Number> data) {
System.out.println("data :" + data.getData());
} } class Box<T> { private T data; public Box() { } public Box(T data) {
setData(data);
} public T getData() {
return data;
} public void setData(T data) {
this.data = data;
} }
上面1处和2处肯定会出现错误提示。使用反证法来说明:
假设Box<Number>可以视为Box<Integer>的父类,上面1处和2处将不会有错误提示。通过getData方法取出的数据到底是什么类型?Integer? Float? 还是Number?由于编程过程的顺序不可控性,在必要的时候判断类型,进行强制类型转换。这与泛型的理念矛盾。因此,Box<Number>不能视为Box<Integer>的父类。
类型通配符用来表示Box<Integer>和Box<Number>的父类的引用类型。
类型通配符使用?代替具体的类型实参。Box<?>是Box<Integer>和Box<Number>等所有Box<类型实参>的父类。
实例如下:
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<String> name = new Box<String>("corn");
Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);
Box<Number> number = new Box<Number>(314); getData(name);
getData(age);
getData(number);
} public static void getData(Box<?> data) {
System.out.println("data :" + data.getData());
} }
限制类型实参只能是Number类及其子类,需要用到类型通配符上限:
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<String> name = new Box<String>("corn");
Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);
Box<Number> number = new Box<Number>(314); getData(name);
getData(age);
getData(number); //getUpperNumberData(name); //
getUpperNumberData(age); //
getUpperNumberData(number); //
} public static void getData(Box<?> data) {
System.out.println("data :" + data.getData());
} public static void getUpperNumberData(Box<? extends Number> data){
System.out.println("data :" + data.getData());
} }
上面1处调用会出现错误,而上面2处和3处调用正常。
总之,类型通配符上限为Box<? extends Number>形式,类型通配符下限为Box<? super Number>形式,其含义与类型通配符上限相反。
注意:Java中没有泛型数组。
参考资料
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