Java 泛型详解

一、定义

Java泛型是JDK5中引入的新特性,提供在编译时类型安全监测机制,本质是参数化类型(即所操作的数据类型被指定为一个参数)

    ArrayList list = new ArrayList();
    list.add("string");
    list.add(true);
    list.add(123);
    
    for(int index = 0 ; index < list.size() ; index++){
        String str = list.get(index);
        Log.i("tzy","str = " + str);
    }

在没有泛型约束的情况下,写代码的时候ArrayList可以添加任何对象(true和123虽然是基础类型,但是有对应的包装类,可以进行自动打包和解包),在for循环中的第一句代码就会报ClassCastException异常了,因为集合中第二个对象是Boolean对象,而且这个异常在运行的时候才会暴露出来,看一段改进的代码

    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("string");
    //以下注释的代码在编写代码就会报错提示
    //list.add(true);
    //list.add(123);
    
    for(int index = 0 ; index < list.size() ; index++){
        String str = list.get(index);
        Log.i("tzy","str = " + str);
    }

添加泛型以后的代码,无法在编译时的状态向集合中添加不符合泛型类型的对象,上面一段简单代码就可以看出泛型意义了

泛型只能作用于编译时,对反射(运行时)是无效的。
泛型只支持Object的类型,而对于8大基础数据类型(byteshortintlongfloatdoublecharboolean)不支持,所以相应的有8个封装类(ByteShortIntegerLongFloatDoubleCharacterBoolean)提供给配合泛型使用,在反省中使用基础类型的时候,封装类有自动装箱/拆箱的功能,为我们省去了麻烦。

二、泛型使用

1、自定义泛型方法

可以写一个方法,调用该方法的时候可以传入不同类型的参数

规则:

  • 声明泛型方法的类型参数声明部分,在方法返回类型之前
  • 每个类型参数和僧名部分包含一个或者多个类型参数,参数中间用逗号隔开
  • 类型参数可以用来声明返回值类型,并且作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符
public <E> void printArray(E[] array){
    for(E elment:array){
        Log.i("tzy","elment = " + elment);
    }
}

public void test(){
    Integer[] intArray = [1,2,3,4];
    Character[] charArray = ['a','b','c','d'];
    String[] stringArray = ["x","y","z","."];
    
    printArray(intArray);
    printArray(charArray);
    printArray(stringArray);
}

2、自定义泛型类

泛型类的声明和非泛型类的声明类似,在类名后面添加了类型参数声明部分(数量和写法也是一样的)。一个泛型参数(又称类型变量),适用于

class Computer{
    public String toString(){
        return getClass().getSimpleName();
    }
}

class MacBookPro extends Computer{}
class Alienware extends Computer{}
class Thinkpad extends Computer{}

/**使用泛型的类*/
public class Persion<? extends Computer>{
    private Computer mComputer;
    
    public void setComputer(Computer computer){
        this.mComputer = computer;
    }

    public Computer getComputer(){
        return this.mComputer;
    }
}
public void test(){
    Persion andy = new Persion<MacBookPro>();
    Persion peter = new Persion<Alienware>();

    andy.setComputer(new MacBookPro());
    peter.setComputer(new Alienware());

    Log.i("tzy","andy's computer is " + andy.getComputer().toString());
    Log.i("tzy","peter's computer is" + peter.getComputer().toString());
}

3、自定义泛型类接口

泛型接口与泛型类非常相似,只不过定义为interface

public interface Computer<T>{
    public T getCPU();
}

/**定义实现泛型接口的类*/
class MacBookPro<String> implements Computer<String>{
    private String cpu;
    
    public MacBookPro(T cpu){
        this.cpu = cpu;
    }

    @Override
    public String getCPU(){
        return cpu;
    }
}

三、类型通配符

类型通配符一般是使用?代替具体的类型参数。
例如 List<?> 在逻辑上是List<String>,List<Integer> 等所有List<具体类型实参>的父类。

public void printData(List<?> data){
    Log.i("tzy","data = " + data.toString());
}

//类型通配符上限通过形如List来定义,如此定义就是通配符泛型值接受Number及其下层子类类型。
public void printData(List<? extends Computer> data){
    Log.i("tzy","data = " + data.toString());
}

//类型通配符下限通过形如 List<? super Number>来定义,表示类型只能接受Number及其三层父类类型
public void printData(List<? spuer Computer> data){
    Log.i("tzy","data = " + data.toString());
}

<? extends T>表示该通配符所代表的类型是T类型的子类。
<? super T>表示该通配符所代表的类型是T类型的父类,只能接受T及其三层父类类型

四、类型限界

类型限界再见括号内置顶,它指定参数类型必须具有的性质。不太明白接着往下看,假如现在我想要编写一个findBest的方法,代码如下

public interface Comparable<T>{
    boolean compareTo(T other);//接口的中方法自动属于public方法
}

public <Computer> Computer findBest(Computer[] arr){
    int bestIndex = 0;
    
    for(int index = 0 ; index < arr.length ; index ++){
        if(arr[i].compareTo(bestIndex))
            bestIndex = i;
    }

    return arr[bestIndex];
}

我们刚开始是这么想的,再来看一遍代码,只有在Computer保证有compareTo()情况下才能不抛异常,改变一下代码public <Computer extends Comparable> Computer,这样程序不会有问题了,但是更好的写法public <Computer extends Comparable<Computer >> Computer,现在就是最优的方案了么?
假设Computer实现Comparable<Computer>,设Alineware继承Computer。此时我们可以知道Alineware实现Comparable<Computer>,这说明Alineware符合Comparable<Computer>的类型要求,ComputerAlineware父类,由此可见,我们不需要知道准确的知道Comparable<T>中的T是什么,因此可以使用通配符,最后的结果就变成了public <Computer extends Comparable<? extends Computer>>

public <Computer extends Comparable<? extends Computer>> Computer findBest(Computer[] arr){
    int bestIndex = 0;
    
    for(int index = 0 ; index < arr.length ; index ++){
        if(arr[i].compareTo(bestIndex))
            bestIndex = i;
    }

    return arr[bestIndex];
}

五、类型擦除

由于虚拟机中没有泛型,只有普通类和普通方法,所有泛型类的类型参数在编译时都会被擦除,即将所有的泛型参数用最顶级的父类替换并移除所有类型参数。(这也是反射可以绕过泛型的原因)

带来的问题:

  • 无法使用带有泛型的形参来实现多态
  • 无法catch不同泛型的同一个异常类
  • 带有泛型的静太类变量是共享的

六、注意

  • static修饰的方法或者域,是不可以引用类的类型变量,因为在类型擦除后类型变量就不存在了。另外,由于实际上只存在一个原始的类,因此static域在该类的泛型实例之间都是共享的
  • 泛型对象无法直接创建,new T();是非法的。T由它的限界代替,这可能是Object(或甚至是抽象类),所以对new的调用没有意义
  • 泛型数组对象也是不能创建的,由于类型擦除,对T[]的类型转换将无法进行
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