Java 泛型

原文： https://www.programiz.com/java-programming/generics

在本教程中，我们将通过示例了解 Java 泛型，如何创建泛型类和方法及其优势。

在 Java 中，泛型帮助创建可与不同类型的对象（数据）一起使用的类，接口和方法。 因此，允许我们重用我们的代码。

注意：泛型不适用于基本类型（int，float，char等）。

泛型的工作原理

要了解 Java 中如何使用泛型，我们可以使用 Java 集合框架的ArrayList类。

ArrayList类是泛型类的示例。 我们可以使用ArrayList存储任何类型的数据。 例如，

import java.util.ArrayList;
class Main {
   public static void main(String[] args) {
      // create an array list to store Integer data
      ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
      list1.add(4);
      list1.add(5);
      System.out.println("ArrayList of Integer: " + list1);
      // creates an array list to store String data
      ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
      list2.add("Four");
      list2.add("Five");
      System.out.println("ArrayList of String: " + list2);
      // creates an array list to store Double data
      ArrayList<Double> list3 = new ArrayList<>();
      list3.add(4.5);
      list3.add(6.5);
      System.out.println("ArrayList of Double: " + list3);
   }
}

输出量

ArrayList of Integer: [4, 5]
ArrayList of String: [Four, Five]
ArrayList of Double:  [4.5, 6.5]

在上面的示例中，我们使用了相同的ArrayList类来存储Integer，String和Double类型的元素。 由于 Java 泛型的缘故，这是可能的。

在这里，请注意这行，

ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();

我们在尖括号<>中使用了Integer。 尖括号<>在泛型中称为类型参数。

类型参数用于指定泛型类或方法适用的对象（数据）的类型。

创建泛型类

现在我们知道了泛型在 Java 中的工作方式，让我们看看如何创建自己的泛型类。

示例：创建泛型类

class Main {
  public static void main(String[] args) {
    // initialize generic class with Integer data
    GenericsClass<Integer> intObj = new GenericsClass<>(5);
    System.out.println("Generic Class returns: " + intObj.getData());
    // initialize generic class with String data
    GenericsClass<String> stringObj = new GenericsClass<>("Java Programming");
    System.out.println("Generic Class returns: " + stringObj.getData());
  }
}
class GenericsClass<T> {
  // variable of T type
  private T data;
  public GenericsClass(T data) {
    this.data = data;
  }
  // method that return T type variable
  public T getData() {
    return this.data;
  }
}

Output

Generic Class returns: 5
Generic Class returns: Java Programing

在上面的示例中，我们创建了一个名为GenericsClass的泛型类。 此类可用于处理任何类型的数据。

class GenericsClass<T> {...}

在此，T表示类型参数。 在Main类内部，我们创建了名为intObj和stringObj的GenericsClass对象。

• 在创建intObj时，类型参数T被Integer代替。 这意味着intObj使用GenericsClass处理整数数据。
• 在创建stringObj时，类型参数T被替换为String。 这意味着stringObj使用GenericsClass处理字符串数据。

创建泛型方法

与泛型类相似，我们也可以使用 Java 创建自己的泛型方法。

示例：创建泛型方法

class Main {
  public static void main(String[] args) {
    // initialize the class with Integer data
    DemoClass demo = new DemoClass();
    demo.<String>genericsMethod("Java Programming");
  }
}
class DemoClass {
  // generics method
  public <T> void genericsMethod(T data) {
    System.out.println("This is a generics method.");
    System.out.println("The data passed to method is " + data);
  }
}

输出

This is a generics method.
The data passed to the method: Java Programming

在上面的示例中，我们在普通类内部创建了一个名为genericsMethod的泛型方法。

public <T> void genericMethod(T data) {...}

在此，将类型参数<T>插入到修饰符（public）之后和返回类型（void）之前。

我们可以通过将实际类型<String>放在方法名称之前的方括号内来调用泛型方法。

demo.<String>genericMethod("Java Programming");

注意：在大多数情况下，我们可以在调用泛型方法时省略类型参数。 这是因为编译器可以使用传递给方法的值来匹配类型参数。 例如，

demo.genericsMethod("Java Programming");

有界类型

通常，类型参数可以接受任何数据类型（原始类型除外）。 但是，如果我们只想将泛型用于某些特定类型（例如接受数字类型的数据），则可以使用有界类型。

我们使用extends关键字。 例如，

<T extends A>

这意味着T只能接受属于A子类型的数据。

示例：有界类型

class GenericsClass <T extends Number> {
  public void display() {
    System.out.println("This is a bounded type generics class.");
  }
}
class Main {
  public static void main(String[] args) {
    // create an object of GenericsClass
    GenericsClass<String> obj = new GenericsClass<>();
  }
}

在上面的示例中，我们创建了具有有界类型的泛型类。 在这里，请注意表达式

<T extends Number>

这意味着T只能使用属于Number子级的数据类型（Integer，Double等）。

但是，我们使用String创建了泛型类的对象。 这就是为什么当我们运行程序时，会出现以下错误。

GenericsClass<String> obj = new GenericsClass<>();
                                                 ^
    reason: inference variable T has incompatible bounds
      equality constraints: String
      lower bounds: Number
  where T is a type-variable:
    T extends Number declared in class GenericsClass

Java 泛型的优点

1.代码可重用性

泛型允许我们编写适用于不同类型数据的代码。 例如，

public <T> void genericsMethod(T data) {...}

在这里，我们创建了一个泛型方法。 此方法可用于对整数数据，字符串数据等执行操作。

2.编译时类型检查

泛型的类型参数提供有关泛型代码中使用的数据类型的信息。

因此，可以在编译时识别任何错误，比运行时错误更容易修复。 例如，

// without using Generics
NormalClass list = new NormalClass();
// calls method of NormalClass
list.display("String");

在上面的代码中，我们有一个普通的类。 我们通过传递字符串数据来调用此类的名为display()的方法。

在这里，编译器不知道在参数中传递的值是否正确。 但是，让我们看看如果改用泛型类会发生什么。

// using Generics
GenericsClass<Integer> list = new GenericsClass<>();
// calls method of GenericsClass
list2.display("String");

在上面的代码中，我们有一个泛型类。 在这里，类型参数指示该类正在处理Integer数据。

因此，当在参数中传递字符串数据时，编译器将生成错误。

3.与集合一起使用

集合框架使用 Java 中泛型的概念。 例如，

// creating a string type ArrayList
ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();
// creating a integer type ArrayList
ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>();

在上面的示例中，我们使用了相同的ArrayList类来处理不同类型的数据。

与ArrayList相似，其他集合（LinkedList，Queue，Maps等）在 Java 中也是通用的。