泛型是什么?为什么要使用泛型?

我们在编写程序时,经常遇到两个模块的功能非常相似,只是一个是处理int型数据,另一个是处理String类型数据,或者其它自定义类型数据,但是我们没有办法,只能分别写多个方法处理每种数据类型,因为方法的参数类型不同。有没有一种办法,在方法中传入通用的数据类型,这样不就可以合并代码了吗?泛型的出现就是专门解决这个问题的。

为什么要使用泛型

为了了解这个问题,我们先看下面的代码,代码省略了一些内容,但功能是实现一个栈,这个栈只能处理int数据类型:

public class Stack

{

 private int[] m_item;

 public int pop(){...}

 public void Push(int item){...}

 public Stack(int i)

 {

      this.m_item = new int[i];

 }

}

上面的代码运行得很好,但是,当我们需要一个栈来保存String类型时,该怎么办呢?很多人就想到把上面的代码复制一份,把int改成String不就行了。当然,这样做本身是没有任何问题的,但一个优秀的程序员是不会这样做的,因为他想到若以后再需要long、Node类型的栈该怎么做呢?还要再复制吗?优秀的程序员会想到用一个通用的数据类型Object来实现这个栈:

public class Stack

{

    private object[] m_item;

    public object Pop(){...}

    public void Push(object item){...}

    public Stack(int i)

    {

        this.m_item = new[i];

    }

  }

这个栈写得不错,它非常灵活,可以接收任何数据类型,可以说是一劳永逸。但全面地讲,也不是没有缺陷的,主要表现在:
当Stack处理值类型时,会出现装箱、拆箱操作,但将用到的数据类型的强制转换操作,增加处理器的负担。

在数据类型的强制转换上还有更严重的问题(假设stack是Stack的一个实例):
Node1 x = new Node1();

        stack.Push(x);

     Node2 y = (Node2)stack.Pop();

上面的代码在编译时是完全没问题的,但由于Push了一个Node1类型的数据,但在Pop时却要求转换为Node2类型,这将出现程序运行时的类型转换异常,但却逃离了编译器的检查。

针对object类型栈的问题,我们引入泛型,他可以优雅地解决这些问题。泛型用用一个通过的数据类型T来代替object,在类实例化时指定T的类型,运行时(Runtime)自动编译为本地代码,运行效率和代码质量都有很大提高,并且保证数据类型安全。

使用泛型
下面是用泛型来重写上面的栈,用一个通用的数据类型T来作为一个占位符,等待在实例化时用一个实际的类型来代替。让我们来看看泛型的威力:

public class Stack<T>

{

private T[] m_item;

public T Pop(){...}

public void Push(T item){...}

public Stack(int i){

     this.m_item = new T[i];

}

}

类的写法不变,只是引入了通用数据类型T就可以适用于任何数据类型,并且类型安全的。这个类的调用方法:

//实例化只能保存int类型的类

Stack<int> a = new Stack<int>(100);

a.Push(10);

a.Push("8888");//这行编译不通过,因为类a只接收int类型的数据

int x = a.Pop();

Stack<String> b = new Stack<String>(100);

b.Push(10);//这行编译不通过,因为类b只接收String类型的数据

String y = b.Pop();

这个类和Object实现的类有截然不同的区别:

1.它是类型安全的。实例化了int类型的栈,就不能处理String类型的数据,其他的数据类型也一样。

2.无需装箱和拆箱。这个类在实例化时,按照所传入的数据类型生成本地代码,本地代码数据类型已确定,所以无需装箱和拆箱。

3.无需类型转换。

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