java泛型

1. 为什么使用泛型

1.1. 泛型的设计背景

集合容器类在设计阶段/声明阶段不能确定这个容器到底实际存的是什么类型的 对象，所以在JDK1.5之前只能把元素类型设计为Object，JDK1.5之后使用泛型来 解决。因为这个时候除了元素的类型不确定，其他的部分是确定的，例如关于 这个元素如何保存，如何管理等是确定的，因此此时把元素的类型设计成一个 参数，这个类型参数叫做泛型。Collection<E>，List<E>，ArrayList<E>这个<E>就 是类型参数，即泛型。

1.2. 概念

所谓泛型，就是允许在定义类、接口时通过一个标识表示类中某个属性的类型或者是某个方法的返回值及参数类型。这个类型参数将在使用时（例如， 继承或实现这个接口，用这个类型声明变量、创建对象时）确定（即传入实际的类型参数，也称为类型实参）。

从JDK1.5以后，Java引入了“参数化类型（Parameterized type）”的概念， 允许我们在创建集合时再指定集合元素的类型，正如：List<String>，这表明 该List只能保存字符串类型的对象。

JDK1.5改写了集合框架中的全部接口和类，为这些接口、类增加了泛型支持， 从而可以在声明集合变量、创建集合对象时传入类型实参。

1.3. 为什么要有泛型

day25_java泛型学习笔记 - 图1

day25_java泛型学习笔记 - 图2

Java泛型可以保证如果程序在编译时没有发出警告，运行时就不会产生 ClassCastException异常。同时，代码更加简洁、健壮。

2. 在集合中使用泛型

  1. public class GenericTest {
  3.     //在集合中使用泛型之前的情况：
  4.     @Test
  5.     public void test1(){
  6.         ArrayList list = new ArrayList();
  7.         //需求：存放学生的成绩
  8.         list.add(78);
  9.         list.add(76);
  10.         list.add(89);
  11.         list.add(88);
  12.         //问题一：类型不安全
  13. //        list.add("Tom");
  15.         for(Object score : list){
  16.             //问题二：强转时，可能出现ClassCastException
  17.             int stuScore = (Integer) score;
  19.             System.out.println(stuScore);
  20.         }
  21.     }
  23.     //在集合中使用泛型的情况：以ArrayList为例
  24.     @Test
  25.     public void test2(){
  26.        ArrayList<Integer> list =  new ArrayList<Integer>();
  28.         list.add(78);
  29.         list.add(87);
  30.         list.add(99);
  31.         list.add(65);
  32.         //编译时，就会进行类型检查，保证数据的安全
  33. //        list.add("Tom");
  35.         //方式一：
  36. //        for(Integer score : list){
  37. //            //避免了强转操作
  38. //            int stuScore = score;
  39. //
  40. //            System.out.println(stuScore);
  41. //
  42. //        }
  43.         //方式二：
  44.         Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
  45.         while(iterator.hasNext()){
  46.             int stuScore = iterator.next();
  47.             System.out.println(stuScore);
  48.         }
  49.     }
  51.     //在集合中使用泛型的情况：以HashMap为例
  52.     @Test
  53.     public void test3(){
  54. //        Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
  55.         //jdk7新特性：类型推断
  56.         Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
  58.         map.put("Tom",87);
  59.         map.put("Jerry",87);
  60.         map.put("Jack",67);
  62. //        map.put(123,"ABC");
  63.         //泛型的嵌套
  64.         Set<Map.Entry<String,Integer>> entry = map.entrySet();
  65.         Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator = entry.iterator();
  67.         while(iterator.hasNext()){
  68.             Map.Entry<String, Integer> e = iterator.next();
  69.             String key = e.getKey();
  70.             Integer value = e.getValue();
  71.             System.out.println(key + "----" + value);
  72.         }
  73.     }
  74. }

总结：

  1. ① 集合接口或集合类在jdk5.0时都修改为带泛型的结构。
  3. ② 在实例化集合类时，可以指明具体的泛型类型
  5. ③ 指明完以后，在集合类或接口中凡是定义类或接口时，内部结构（比如：方法、构造器、属性等）使用到类的泛型的位置，都指定        为实例化的泛型类型。比如：add(E e)  --->实例化以后：add(Integer e)
  7. ④ 注意点：**泛型的类型必须是类，不能是基本数据类型。需要用到基本数据类型的位置，拿包装类替换**
  9. ⑤ 如果实例化时，没有指明泛型的类型。默认类型为java.lang.Object类型。

练习：使用泛型重写day24练习题

3. 自定义泛型结构

泛型类、泛型接口、泛型方法

3.1. 自定义泛型类举例

  1. /**
  2.  * 自定义泛型类
  3.  * @author shkstart
  4.  * @create 2019 上午 11:05
  5.  */
  6. public class Order<T> {
  8.     String orderName;
  9.     int orderId;
  11.     //类的内部结构就可以使用类的泛型
  13.     T orderT;
  15.     public Order(){
  16.     }
  18.     public Order(String orderName,int orderId,T orderT){
  19.         this.orderName = orderName;
  20.         this.orderId = orderId;
  21.         this.orderT = orderT;
  22.     }
  24.     //如下的三个方法都不是泛型方法
  25.     public T getOrderT(){
  26.         return orderT;
  27.     }
  29.     public void setOrderT(T orderT){
  30.         this.orderT = orderT;
  31.     }
  33.     @Override
  34.     public String toString() {
  35.         return "Order{" +
  36.                 "orderName='" + orderName + '\'' +
  37.                 ", orderId=" + orderId +
  38.                 ", orderT=" + orderT +
  39.                 '}';
  40.     }
  41. }
  1. public class SubOrder1<T> extends Order<T> {//SubOrder1<T>:仍然是泛型类
  2. }
  1. public class SubOrder extends Order<Integer> {//SubOrder:不是泛型类
  2. }
  1. public class GenericTest1 {
  3.     @Test
  4.     public void test1(){
  5.         //如果定义了泛型类，实例化没有指明类的泛型，则认为此泛型类型为Object类型
  6.         //要求：如果大家定义了类是带泛型的，建议在实例化时要指明类的泛型。
  7.         Order order = new Order();
  8.         order.setOrderT(123);
  9.         order.setOrderT("ABC");
  11.         //建议：实例化时指明类的泛型
  12.         Order<String> order1 = new Order<String>("orderAA",1001,"order:AA");
  14.         order1.setOrderT("AA:hello");
  15.     }
  17.      @Test
  18.     public void test2(){
  19.         SubOrder sub1 = new SubOrder();
  20.         //由于子类在继承带泛型的父类时，指明了泛型类型。则实例化子类对象时，不再需要指明泛型。
  21.         sub1.setOrderT(1122);
  23.         SubOrder1<String> sub2 = new SubOrder1<>();
  24.         sub2.setOrderT("order2...");
  25.     }

3.1. 自定泛型类泛型接口注意事项

  • 泛型类可能有多个参数，此时应将多个参数一起放在尖括号内。比如：

  • 泛型类的构造器如下：public GenericClass(){}。 而下面是错误的：public GenericClass<E>(){}

  • 实例化后，操作原来泛型位置的结构必须与指定的泛型类型一致。

  • 泛型不同的引用不能相互赋值。 ```java @Test public void test3(){

    1.   ArrayList<String> list1 = null;
    2.   ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
    3.   //泛型不同的引用不能相互赋值。

    // list1 = list2;

    1.   Person p1 = null;
    2.   Person p2 = null;
    3.   p1 = p2;
  1. }
  3. - 
  4. 泛型如果不指定，将被擦除，泛型对应的类型均按照Object处理，但不等价 于Object。经验：泛型要使用一路都用。要不用，一路都不要用。
  6. - 
  7. 如果泛型结构是一个接口或抽象类，则不可创建泛型类的对象。
  9. - 
  10. jdk1.7，泛型的简化操作：`ArrayList<Fruit> flist = new ArrayList<>();`会自动类型推断
  12. - 
  13. 在类/接口上声明的泛型，在本类或本接口中即代表某种类型，可以作为非静态属性的类型、非静态方法的参数类型、非静态方法的返回值类型。**但在静态方法中不能使用类的泛型。**
  15. - 
  16. 异常类不能是泛型的
  17. ```java
  18. //异常类不能声明为泛型类
  19. //public class MyException<T> extends Exception{
  20. //}
  1.   public void show(){
  2.         //编译不通过
  3. //        try{
  4. //
  5. //
  6. //        }catch(T t){
  7. //
  8. //        }
  10.     }

  • 不能使用new E[]。但是可以：E[] elements = (E[])new Object[capacity]; 参考：ArrayList源码中声明：Object[] elementData，而非泛型参数类型数组。

  • 父类有泛型，子类可以选择保留泛型也可以选择指定泛型类型：

    • 子类不保留父类的泛型：按需实现

      • 没有类型 擦除 ```java class Father { } // 子类不保留父类的泛型 // 1)没有类型 擦除 class Son1 extends Father {// 等价于class Son extends Father{ }

//或者 class Father { } // 子类不保留父类的泛型 // 1)没有类型 擦除 class Son extends Father{//等价于class Son extends Father{ }

  3.       - 
  4. 具体类型
  5. ```java
  6. class Father<T1, T2> {
  7. }
  8. // 子类不保留父类的泛型
  9. // 2)具体类型
  10. class Son2 extends Father<Integer, String> {
  11. }
  13. //或者
  14. class Father<T1, T2> {
  15. }
  16. // 子类不保留父类的泛型
  17. // 2)具体类型
  18. class Son2<A, B> extends Father<Integer, String> {
  19. }

  • 子类保留父类的泛型：泛型子类

    • 全部保留 ```java class Father { } // 子类保留父类的泛型 // 1)全部保留 class Son3 extends Father { }

//或者 class Father { } // 子类保留父类的泛型 // 1)全部保留 class Son3 extends Father { }

  3.       - 
  4. 部分保留
  5. ```java
  6. class Father<T1, T2> {
  7. }
  8. // 子类保留父类的泛型
  9. // 2)部分保留
  10. class Son4<T2> extends Father<Integer, T2> {
  11. }
  13. //或者
  14. class Father<T1, T2> {
  15. }
  16. // 子类保留父类的泛型
  17. // 2)部分保留
  18. class Son4<T2, A, B> extends Father<Integer, T2> {
  19. }

3.2. 自定义泛型方法举例

泛型方法：在方法中出现了泛型的结构，泛型参数与类的泛型参数没有任何关系。换句话说，泛型方法所属的类是不是泛型类都没有关系。

泛型方法可以声明为静态的。原因：泛型参数是在调用方法时确定的。并非在实例化类时确定。

  1. public class Order<T> {
  3.     String orderName;
  4.     int orderId;
  6.     //类的内部结构就可以使用类的泛型
  8.     T orderT;
  10.     public Order(){
  11.         //编译不通过
  12. //        T[] arr = new T[10];
  13.         //编译通过
  14.         T[] arr = (T[]) new Object[10];
  15.     }
  17.     public Order(String orderName,int orderId,T orderT){
  18.         this.orderName = orderName;
  19.         this.orderId = orderId;
  20.         this.orderT = orderT;
  21.     }
  23.     //如下的三个方法都不是泛型方法
  24.     public T getOrderT(){
  25.         return orderT;
  26.     }
  28.     public void setOrderT(T orderT){
  29.         this.orderT = orderT;
  30.     }
  32.     @Override
  33.     public String toString() {
  34.         return "Order{" +
  35.                 "orderName='" + orderName + '\'' +
  36.                 ", orderId=" + orderId +
  37.                 ", orderT=" + orderT +
  38.                 '}';
  39.     }
  41.     //泛型方法：在方法中出现了泛型的结构，泛型参数与类的泛型参数没有任何关系。
  42.     //换句话说，泛型方法所属的类是不是泛型类都没有关系。
  43.     //泛型方法，可以声明为静态的。原因：泛型参数是在调用方法时确定的。并非在实例化类时确定。
  44.     public static <E>  List<E> copyFromArrayToList(E[] arr){
  46.         ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
  48.         for(E e : arr){
  49.             list.add(e);
  50.         }
  51.         return list;
  53.     }
  1. //测试泛型方法
  2.     @Test
  3.     public void test4(){
  4.         Order<String> order = new Order<>();
  5.         Integer[] arr = new Integer[]{1,2,3,4};
  6.         //泛型方法在调用时，指明泛型参数的类型。
  7.         List<Integer> list = order.copyFromArrayToList(arr);
  9.         System.out.println(list);
  10.     }

4. 泛型在继承方面的体现

  1. /*
  2.     1. 泛型在继承方面的体现
  4.       虽然类A是类B的父类，但是G<A> 和G<B>二者不具备子父类关系，二者是并列关系。
  6.        补充：类A是类B的父类，A<G> 是 B<G> 的父类
  8.      */
  9.     @Test
  10.     public void test1(){
  12.         Object obj = null;
  13.         String str = null;
  14.         obj = str;
  16.         Object[] arr1 = null;
  17.         String[] arr2 = null;
  18.         arr1 = arr2;
  19.         //编译不通过
  20. //        Date date = new Date();
  21. //        str = date;
  22.         List<Object> list1 = null;
  23.         List<String> list2 = new ArrayList<String>();
  24.         //此时的list1和list2的类型不具有子父类关系
  25.         //编译不通过
  26. //        list1 = list2;
  27.         /*
  28.         反证法：
  29.         假设list1 = list2;
  30.            list1.add(123);导致混入非String的数据。出错。
  32.          */
  34.         show(list1);
  35.         show1(list2);
  36.         //编译失败
  37.         show(list2);
  38.         //编译失败
  39.         show1(listl);
  41.     }
  43.     public void show1(List<String> list){
  45.     }
  47.     public void show(List<Object> list){
  49.     }
  51.     @Test
  52.     public void test2(){
  54.         AbstractList<String> list1 = null;
  55.         List<String> list2 = null;
  56.         ArrayList<String> list3 = null;
  58.         list1 = list3;
  59.         list2 = list3;
  61.         List<String> list4 = new ArrayList<>();
  63.     }

5. 通配符的使用

5.1. 通配符的简单使用

  1. /*
  2.     2. 通配符的使用
  3.        通配符：?
  5.        类A是类B的父类，G<A>和G<B>是没有关系的，二者共同的父类是：G<?>
  7.      */
  9.     @Test
  10.     public void test3(){
  11.         List<Object> list1 = null;
  12.         List<String> list2 = null;
  14.         List<?> list = null;
  16.         list = list1;
  17.         list = list2;
  18.         //编译通过
  19. //        print(list1);
  20. //        print(list2);
  23.         //
  24.         List<String> list3 = new ArrayList<>();
  25.         list3.add("AA");
  26.         list3.add("BB");
  27.         list3.add("CC");
  28.         list = list3;
  29.         //添加(写入)：对于List<?>就不能向其内部添加数据。
  30.         //除了添加null之外。
  31. //        list.add("DD");
  32. //        list.add('?');
  34.         list.add(null);
  36.         //获取(读取)：允许读取数据，读取的数据类型为Object。
  37.         Object o = list.get(0);
  38.         System.out.println(o);
  41.     }
  43.     public void print(List<?> list){
  44.         Iterator<?> iterator = list.iterator();
  45.         while(iterator.hasNext()){
  46.             Object obj = iterator.next();
  47.             System.out.println(obj);
  48.         }
  49.     }

5.2. 有限制条件的通配符的使用

  1. /*
  2.     3.有限制条件的通配符的使用。
  3.         ? extends A:
  4.                 G<? extends A> 可以作为G<A>和G<B>的父类，其中B是A的子类
  6.         ? super A:
  7.                 G<? super A> 可以作为G<A>和G<B>的父类，其中B是A的父类
  9.      */
  10.     @Test
  11.     public void test4(){
  13.         List<? extends Person> list1 = null;
  14.         List<? super Person> list2 = null;
  16.         List<Student> list3 = new ArrayList<Student>();
  17.         List<Person> list4 = new ArrayList<Person>();
  18.         List<Object> list5 = new ArrayList<Object>();
  20.         list1 = list3;
  21.         list1 = list4;
  22. //        list1 = list5;
  24. //        list2 = list3;
  25.         list2 = list4;
  26.         list2 = list5;
  28.         //读取数据：
  29.         list1 = list3;
  30.         Person p = list1.get(0);
  31.         //编译不通过
  32.         //Student s = list1.get(0);
  34.         list2 = list4;
  35.         Object obj = list2.get(0);
  36.         ////编译不通过
  37. //        Person obj = list2.get(0);
  39.         //写入数据：
  40.         //编译不通过，因为list1的范围是<=Person，万一?是比Student还小的子类，就不能把父类赋值给子类
  41. //        list1.add(new Student());
  43.         //编译通过，因为list2的范围是>=Person,可以把子类赋给父类，
  44.         list2.add(new Person());
  45.         list2.add(new Student());
  47.     }

6. 泛型应用举例

实验2题目