泛型有三种实现方式,分别是泛型接口、泛型类、泛型方法。下面通过泛型方法来介绍什么是类型参数。
泛型方法声明方式:访问修饰符 <T,K,S...> 返回类型 方法名(方法参数){方法体}
1.访问修饰符与返回类型中间有个<T,K,S...>,T、K、S等属于类型参数,可以随便定义。
2.返回类型和方法参数可以是或者包含类型参数T、K、S等。
3.可以限定类型参数必须实现某些接口或者继承某个类,多个限定的类、接口中间用&分隔,类必须放在限定列表中所有接口的前面。
4.泛型方法可以定义在普通类中。
1) 类型参数(type parameters)
集合类如ArrayList类有一个类型参数用来指示元素的类型:
ArrayList<String> Files = new ArrayList<String>()
2) 泛型类(generic class)
泛型类就是具有一个或多个类型变量的类。
如class Pair<T>:
引入了一个类型变量T,用尖括号(<>)括起来,并放在类名后面。
泛型类可以有多个类型变量,如class Pair<T, U>。类定义中的类型变量指定方法的返回类型以及域和局部变量的类型。如:private T first;
用具体的类型替换类型变量就可以实例化泛型类型,如Pair<String>。
类型变量使用大写形式。在Java库中,使用变量E表示集合的元素类型,K和V分别表示表的关键字与值的类型。T(需要时可以用临近的字母U和S)表示“任意类型”。
3) 泛型方法
泛型方法可以定义在普通类中,也可以定义在泛型类中。
class ArrayAlg {
public static <T> getMiddle(T...a)
{return a[A.length / 2];}
}
当调用一个泛型方法时,在方法名前的尖括号中放入具体的类型:
ArrayAlg.<String>getMiddle("John", "Q.", "Public");
在某种情况(实际上也是大多数情况)下,方法调用中可以省略<String>类型参数,编译器有足够的信息能够推断出所调用的方法。
4) 类型变量的限定
有时,类或方法需要对类型变量加以约束:
<T extends BoundingType>
表示T应该是绑定类型的子类型(subtype)。T和绑定类型可以是类,也可以是接口。一个类型变量或通配符可以有多个限定,如:
<T extends Comparable & Serializable>
限定类型用“&”分隔,而逗号用来分隔类型变量。在Java的继承中,可以根据需要拥有多个接口超类型,但限定中至多有一个类。如果用一个类作为限定,它必须是限定列表中的第一个。为了提高效率,应该将标签(tagging)接口(即没有方法的接口)放在边界列表的末尾。
5) 泛型代码和虚拟机
虚拟机没有泛型类型对象,所有对象都属于普通类。
1.类型擦除
无论何时定义一个泛型类型,都自动提供了一个相应的原始类型(raw type)。原始类型的名字就是删去类型参数后的泛型类型名。擦除(erased)类型变量,并替换为限定类型(无限定的变量用Object)。例如Pair<T>,因为T是一个无限定的变量,所以直接用Object替换。
原始类型用第一个限定的类型变量来替换,如果没有给定限定就用Object替换。如:
Interval<T extends Comparable & Serializable>
原始类型用Comparable替换。
2.翻译泛型表达式
当程序调用泛型方法时,如果擦除返回类型,编译器插入强制类型转换。例如:
class Pair<T>
Pair<Employee> buddies = ...;
Employee buddy = buddies.getFirst();
编译器把这个方法调用翻译为两条虚拟机指令:
对原始方法Pair.getFirst的调用;
将返回的Object类型强制转换为Employee类型。
总之,需要记住有关Java泛型转换的事实:
虚拟机中没有泛型,只有普通的类和方法;
所有的类型参数都用它们的限定类型替换;
桥方法被合成来保持多态;
为保持类型安全性,必要时插入强制类型转换。
6) 约束与约束性
大多数限制都是由类型擦除引起的。
1.不能用基本类型实例化类型参数。
2.运行时类型查询只适用于原始类型。
3.不能创建参数化类型的数组(可以声明参数化类型的数组)。
4.不能实例化类型变量。
5.不能构造泛型数组。
6.泛型类的静态上下文中类型变量无效(不能在静态域或静态方法中引用类型变量)。
7.不能抛出或捕获泛型类的实例(泛型类扩展Throwable都是不合法的)。
8.可以消除对受查异常的检查(必须为所有受查异常提供一个处理器,不过可以利用泛型消除这个限制)。
6) 泛型类型的继承规则
无论S与T有什么联系,通常,Pair<S>与Pair<T>没有什么联系;
永远可以将参数化类型转换为一个原始类型(如果在使用泛型时没有指名具体的数据类型即原始类型,就会擦除泛型类型,并向上转型为Object);
泛型类可以扩展或实现其他的泛型类。
7) 通配符类型
通配符类型可以理解为一种泛型调用时传递的一种特殊数据类型,表示允许类型参数在某个范围内变化。通配符类型有三种,分别是?、? extends、? super。
直观地讲,带有超类型限定的通配符可以向泛型对象写入,带有子类型限定的通配符可以从泛型对象读取。
1. ? extends X
子类型限定,表示泛型的类型参数不是固定的,而是X及其子类型。子类型限定的副作用是不能传递null以外的类型。
Operate<? extends ParentClass>的方法可以想象成下面这个样子(实际上不能这样写代码):
public ? extends ParentClass get() {
return item;
}
public void set(? extends ParentClass item) {
this.item = item;
}
此时get方法可以正常调用,因为返回的item肯定是ParentClass或者它的子类型。但是set方法就不能传递null以外的类型了,因为编译器只知道需要ParentClass或者它的子类型,但是不知道具体是哪个类,所以只能调用set(null)。如下:
public static void method(Operate<? extends ParentClass> operate) {
operate.get();
operate.set(null);
operate.set(new ParentClass());//报错
operate.set(new SonClass());//报错
}
2. ? super X
超类型限定,表示泛型的类型参数不是固定的,而是X及其父类型。
Operate<? super SonClass>的方法可以想象成下面这个样子(实际上不能这样写代码):
public ? super SonClass get() {
return item;
}
public void set(? super SonClass item) {
this.item = item;
}
类型参数限定为X及其父类型,直至Object类,因为不知道具体是哪个父类型,因此方法返回的类型只能赋给Object。
只能传递null、X及其子类型,因为X及其子类型都是向上转型成X及其父类型。
Operate<? super SonClass> operate3 = new Operate<ParentClass>(new ParentClass())是成立的,所以可以将new Operate<ParentClass>(new ParentClass())传递给以下方法。
public static void method(Operate<? super SonClass> operate) {
SonClass sonClass = operate.get();//报错
ParentClass parentClass = operate.get();//报错
Object object = operate.get();
operate.set(new ParentClass());//报错
operate.set(null);
operate.set(new SonClass());
}
3. ?
无类型限定,泛型的类型参数没有限定。
只能传递null类型;
方法返回的类型只能赋给Object。
new Operate<SonClass>(new SonClass())、new Operate<ParentClass>(new ParentClass())、new Operate<Object>(new Object())、new Operate<String>(new String())等都可以传递给以下方法。
public static void method(Operate<?> operate) {
SonClass sonClass = operate.get();//报错
ParentClass parentClass = operate.get();//报错
operate.set(new ParentClass());//报错
Object object = operate.get();
operate.set(null);
operate.set(new SonClass());//报错
}
有什么作用呢?对于一些不需要实际类型的方法,就显得比泛型方法可读性强,如下。
public static void method(Operate<?> operate) {
System.out.println(operate.get() == null);
}
public static <T> void method(Operate<T> operate) {
System.out.println(operate.get() == null);
}