Java 泛型使用规则

本部分主要介绍:Java 的泛型、泛型通配符使用的规则和注意事项

泛型总结

  1. 泛型是 JDK 1.5 出现的技术,是为了 Java 安全性考虑。泛型即限定类型的使用,将运行时异常提前到编译时异常。
  2. 泛型可以在定义类、方法和接口上
    • 类中泛型不能创建对象 T t = new T() ,因为泛型是不确定的类型,即无法开辟空间
    • 接口的泛型不能是成员变量。接口的成员变量的修饰符 public static final 与泛型的使用规则相违背(即不确定类型,如何成为静态常量,为实现类提供规则呢!)
    • 定义泛型可以不使用,不使用时默认是 Obejct 类型
  3. 泛型通配符 只适用于方法定义时的 方法的形参 (不是调用方法的传入的实参)以复用代码为目的

泛型出现的目的

  1. 泛型的本质

    • 类型参数化,将类型当作参数。
    • 在定义类或集合(当然集合是 Java 自带的)时,不指定元素的明确类型,直到创建对象或集合时,才明确对象或集合中的元素类型。
  2. 泛型的好处

    • 限定类型,避免类型转换错误

    • 可以把异常从运行时期提到编译时期

    • 与集合连用,不需要转换类型

      ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(); // 泛型完整的写法
      // ArrayList<String> list = new ArrayList(); // 泛型的简化写法
      list.add("ab.c");
      list.get(0).split("\\."); // 可以直接调用 String 方法,不需要转换
      
  3. 泛型与 Object 相比,限定类型的使用

    • 集合在明确泛型类型时,默认使用的是 Object 类型,即可以接受 Java 的所有类型。

    • 在 Java 中 Object 类是所有类的父类,Object 可以接受所有类型(8 中基本类型除外)。当向集合添加元素时 向上转型Object 类型,当取出元素时 向下转型,如下,编译器并不会报错,只有在运行时,才会报 CalssCastExecption 异常。

      ArrayList list = new ArrayList(); // 没有指定泛型,实际默认是以 Object 类型接受
      list.add(1); // 编译不会报错
      list.add("abc"); // 编译不会报错
      // 当取出集合元素时,编译并不会报错;运行时报错
      String str = (String) list.get(0);
      String in = (String) list.get(1);
      
    • 而泛型就是将类型做限定(只有在类型限定范围能,才可以使用),将错误提示发生在编译时期(这也是 Java 一直在做的,将运行时期错误,提到编译时期)。如下,泛型限定 String ,向其添加 Integer 编译时期就会报错。

      ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
      list.add(1); //编译时期,直接提示错误,这样对集合就做了类型的限定
      

泛型的注意事项

  1. 泛型格式

    • 数据类型<泛型的类型> 对象 = new 数据类型<泛型的类型>();

    • 泛型一般与集合连用较多,正常书写方法(等号两边的泛型如果写,就必须保持一致)

      ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
      
    • 简化写法(jdk 1.7 出现的特性,依据右侧推测左侧的类型)

      ArrayList<String> list = new ArrayList();
      
    • 介绍泛型以下几种写法(与集合连用)

      1. 泛型推断,等号左边写泛型,右边可以不写泛型。等号左边是完整的泛型定义,可以从左边推断出右边的泛型类型,集合只能添加 String 类型

        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("abc"); //正确
        list.add(new Integer(1)); // 错误
        
      2. 等号右边写泛型,左边不写。这样就如同没有泛型,任何类型都可以添加。

        ArrayList list = new ArrayList<String>();
        list.add("abc"); // 正确
        list.add(new Integer(1)); // 正确
        
  2. 通配符注意

    • 泛型通配符 不适用 于集合对象的创建
    • 泛型通配符 适用 于方法的形参上

泛型类、方法、接口

  1. 泛型类

    • 泛型类定义

      public class GenericType<T> {
          // <T> 就是形参
          //也可以定义多个泛型 <T, E>
          T t;
      }
      
    • 类中的泛型,不能创建对象 T t = new T() 。可以这样理解:泛型是参数化类型,类中的泛型就是参数,在没有明确实参的情况,泛型怎么可以创建对象呢!。

    • 实例化对象时,在没有明确泛型类型时,泛型类型默认为 Object

  2. 泛型接口

    • 泛型接口定义

      public interface GenericInter<T, E> {
          // <T> 就是形参
          //也可以定义多个泛型 <T, E>
          //T t; // 错误
          public abstract void method1(T t);
          public abstract void method2(E e);
      }
      
    • 泛型接口不可以定义成员变量 T t; 。可以这样理解:接口的成员都是 public static final 修饰的,这是接口的特性(提供规则,子类必须遵循,不可以更改)。泛型接口,泛型没有明确类型时,就不能向子类提供规则。相反,则违背了接口的规则。

    • 泛型接口,只会体现在接口的方法中

      public abstract void method(T t);
      
    • 实现接口的 3 中方式

      1. 实现接口时,无泛型,默认使用 Object 类型

        public class GenericType implements GenericInter {
        
            @Override
            public void method1(Object t) {
            }
        
            @Override
            public void method2(Object e) {
            }
        }
        
      2. 实现接口时,实现类使用泛型,但未明确泛型类型时,实现类与接口的泛型必须保持一致(此类称之为泛型类)

        public class GenericType<T, E> implements GenericInter<T, E> {
        
            @Override
            public void method1(E t) {
            }
        
            @Override
            public void method2(T e) {
            }
        }
        
      3. 实现接口时,就明确类型

        public class GenericType implements GenericInter<String, Integer> {
        
            @Override
            public void method1(Integer t) {
            }
        
            @Override
            public void method2(String e) {
            } 
        }
        
  3. 泛型方法

    • 泛型方法定义,泛型定义在方法的返回类型前面

      class GenericMethod {
          public <T> void method(T t) {  
          }
      }
      
    • 泛型方法使用

      GenericMethod g = new GenericMethod();
      g.method("abc"); // 调用方法时,传入泛型确定类型
      

泛型通配符

  1. 通配符的种类

    • ? 任意类型,没有明确那就是 Object 以及任意的 Java 类型
    • ? extends E 向下限定,E 及其子类
    • ? super E 向上限定,E 及其父类
  2. 通配符使用场景

    • 通配符的使用场景是方法的 形参上 ,表示方法可以接受的数据类型

      public void method(ArrayList<? extends People> list) {
          
      }
      
    • 泛型通配符不是用在对象定义上

      1. 如集合

        // 语法报错
        ArrayList<?> list = new ArrayList<?>();
        ArrayList<? extends People> list = new ArrayList<? entends People>();
        ArrayList<? super Student> list = new ArrayList<? super Student>();
        
        // 任何元素都添加不上,除了 null
        ArrayList<?> list = new ArrayList<>();
        // 任何元素都添加不上,除了 null
        ArrayList<? extends People> list = new ArrayList<>();
        // 可以添加 Student以及子类
        ArrayList<? super Student> list = new ArrayList<>();
        
      2. 在类上使用、在接口上使用、在调用方法时,都会发生语法错误

  3. 通配符出现的原因

    • 数组有协变,集合没有协变

    • 协变

      1. Student extends People ,那么 Peole[] 兼容 Studnet[]

      2. 集合使用泛型之后是不能协变,ArrayList<People> 不是 ArrayList<Student> 父类,当然也不可以兼容的

      3. 集合想要兼容,通配符解决了这个问题。StudentPeople 都可以当此方法的实参

        public void method(ArrayList<? extends People> list) {
            
        }
        
    • 问题的提出

      1. 定义 两个类, Student 类继承 People

      2. 定义两个数组和两个集合

        Student[] stu = new Studnet[2];
        People[] p = new Peoplep[2];
        
        ArrayList<People> list = new ArrayList<People>();
        ArrayList<Student> list1 = new ArrayList<>();
        
      3. 定义两个方法

        public void method1(People[] people){
            
        }
        
        public void method2(List<People> liat) {
            
        }
        
      4. 调用两个方法

        method1(p);
        method1(stu); // 类型兼容
        
        method2(list);
        method2(list1); // 类型不兼容
        
    • 解决办法

      1. 通配符的出现

        • 修改 method2 方法,表示 People 及其子类都兼容

          public void method2(List<? extends People> liat) {
              
          }
          
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