Java基礎(chǔ)不簡單,泛型很重要!

前言

其實(shí)在開發(fā)中經(jīng)常會(huì)看到泛型的使用，但是很多人對(duì)其也是一知半解，大概知道這是一個(gè)類似標(biāo)簽的東西。比如最常見的給集合定義泛型。

List?list?=?new?ArrayList<>();
Map?map?=?new?HashMap<>();

那么什么是泛型，為什么使用泛型，怎么使用泛型，接著往下看。

Java泛型是J2SE1.5中引入的一個(gè)新特性，其本質(zhì)是參數(shù)化類型，也就是說所操作的數(shù)據(jù)類型被指定為一個(gè)參數(shù)（type parameter），這種參數(shù)類型可以用在類、接口和方法的創(chuàng)建中，分別稱為泛型類、泛型接口、泛型方法。-- 百度百科

這句話讀起來有點(diǎn)拗口，但是我們要抓住他說的關(guān)鍵，參數(shù)化類型和可以用在類、接口和方法的創(chuàng)建中，我們知道泛型是在什么地方使用。

一般我在思考這種問題時(shí)，會(huì)反過來思考，假如沒有泛型會(huì)怎么樣？

我們以最簡單的List集合為例子，假如沒有泛型：

public?static?void?main(String[]?args)?{
????List?list?=?new?ArrayList();
????list.add("good");
????list.add(100);
????list.add('a');
????for(int?i?=?0;?i?????????String?val?=?(String)?list.get(i);
????????System.out.println("val:"?+?val);
????}
}

很顯然在沒有泛型的時(shí)候，List默認(rèn)是Object類型，所以List里的元素可以是任意的，看起來集合里裝著任意類型的參數(shù)是“挺不錯(cuò)”，但是任意的類型的缺點(diǎn)也是很明顯的，就是要開發(fā)者對(duì)集合中的元素類型在預(yù)知的情況下進(jìn)行操作，否則編譯時(shí)不會(huì)提示錯(cuò)誤，但是運(yùn)行時(shí)很容易出現(xiàn)類型轉(zhuǎn)換異常(ClassCastException)。

如果沒有泛型，第二個(gè)小問題是，我們把一個(gè)對(duì)象放進(jìn)了集合中，但是集合并不會(huì)記住這個(gè)對(duì)象的類型，再次取出時(shí)統(tǒng)統(tǒng)都會(huì)變成Object類，但是在運(yùn)行時(shí)仍然為其本身的類型。

所以引入泛型就可以解決以上兩個(gè)問題：

• 類型安全問題。使用泛型，則會(huì)在編譯期就能發(fā)現(xiàn)類型轉(zhuǎn)換異常的錯(cuò)誤。
• 消除類型強(qiáng)轉(zhuǎn)。泛型可以消除源代碼中的許多強(qiáng)轉(zhuǎn)類型的操作，這樣可以使代碼更加可讀，并減少出錯(cuò)的機(jī)會(huì)。

泛型只有在編譯階段有效，在運(yùn)行階段會(huì)被擦除。

下面做個(gè)試驗(yàn)，請(qǐng)看代碼：

List?stringArrayList?=?new?ArrayList();
List?integerArrayList?=?new?ArrayList();

Class?classStringArrayList?=?stringArrayList.getClass();
Class?classIntegerArrayList?=?integerArrayList.getClass();
System.out.println(classStringArrayList?==?classIntegerArrayList);

結(jié)果是true，由此可看出，在運(yùn)行時(shí)ArrayList和ArrayList都會(huì)被擦除成ArrayList。

Java 泛型擦除是 Java 泛型中的一個(gè)重要特性，其目的是避免過多的創(chuàng)建類而造成的運(yùn)行時(shí)的過度消耗。

在上文也提到泛型有三種使用方式：泛型類、泛型接口、泛型方法。

泛型類

基本語法：

public?class?類名<泛型標(biāo)識(shí),?泛型標(biāo)識(shí),?...>?{
????private?泛型標(biāo)識(shí)?變量名;
}

示例代碼：

public?class?GenericClass<T>?{
????private?T?t;
}

在泛型類里面，泛型形參T可用在返回值和方法參數(shù)上，例如：

public?class?GenericClass<T>?{

????private?T?t;

????public?GenericClass()?{
????}

????public?void?setValue(T?t)?{//作為參數(shù)
????????this.t?=?t;
????}

????public?T?getValue()?{//作為返回值
????????return?t;
????}
}

當(dāng)我們創(chuàng)建類實(shí)例時(shí)，就可以傳入類型實(shí)參：

public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{
????//泛型傳入了String類型
????GenericClass?generic?=?new?GenericClass();
????//這里就限制了setValue()方法只能傳入String類型
????generic.setValue("abc");
????//限制了getValue()方法得到的也是String類型
????String?value?=?generic.getValue();
????System.out.println(value);
}

這里與普通類創(chuàng)建實(shí)例不同的地方在于，泛型類的構(gòu)造需要在類名后面添加上<泛型>，這個(gè)尖括號(hào)傳的是什么類型，T就代表什么類型。泛型類的作用就體現(xiàn)在這里，他限制了這個(gè)類的使用了泛型標(biāo)識(shí)的方法的返回值和參數(shù)。

泛型方法

基本語法：

修飾符??返回值類型?方法名(形參列表){
}

示例：

//靜態(tài)方法
public?static??E?getObject1(Class?clazz)?throws?Exception?{
????return?clazz.newInstance();
}

//實(shí)例方法
public??E?getObject2(Class?clazz)?throws?Exception?{
????return?clazz.newInstance();
}

使用示例：

public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{
????GenericClass?generic?=?new?GenericClass<>();
????Object?object1?=?GenericClass.getObject1(Object.class);
????System.out.println(object1);
????Object?object2?=?generic.getObject2(Object.class);
????System.out.println(object2);
}

其實(shí)泛型方法比較簡單，就是在返回值前加上尖括號(hào)<泛型標(biāo)識(shí)>來表示泛型變量。不過對(duì)于初學(xué)者來說，很容易會(huì)跟泛型類的泛型方法混淆，特別是泛型類里定義了泛型方法的情況。

public?class?GenericClass<T>?{
????private?T?t;

????public?GenericClass()?{
????}
?//泛型類的方法
????public?void?setValue(T?t)?{
????????this.t?=?t;
????}
?//泛型類的方法
????public?T?getValue()?{
????????return?t;
????}
?//靜態(tài)泛型方法，區(qū)別在于在返回值前需要加上尖括號(hào)<泛型標(biāo)識(shí)>
????public?static??E?getObject1(Class?clazz)?throws?Exception?{
????????return?clazz.newInstance();
????}
?//實(shí)例泛型方法，區(qū)別在于在返回值前需要加上尖括號(hào)<泛型標(biāo)識(shí)>
????public??E?getObject2(Class?clazz)?throws?Exception?{
????????return?clazz.newInstance();
????}
}

泛型接口

基本語法：

public?接口名稱?<泛型標(biāo)識(shí),?泛型標(biāo)識(shí),?...>{
????泛型標(biāo)識(shí)?方法名();
}

示例：

public?interface?Generator<T>?{
????T?next();
}

當(dāng)實(shí)現(xiàn)泛型接口不傳入實(shí)參時(shí)，與泛型類定義相同，需要將泛型的聲明加在類名后面：

public?class?ObjectGenerator<T>?implements?Generator<T>?{
????@Override
????public?T?next()?{
????????return?null;
????}
}

當(dāng)實(shí)現(xiàn)泛型接口傳入實(shí)參時(shí)，當(dāng)泛型參數(shù)傳入了具體的實(shí)參后，則所有使用到泛型的地方都會(huì)被替換成傳入的參數(shù)類型。比如下面的例子中，next()方法的返回值就變成了Integer類型：

public?class?IntegerGenerator?implements?Generator<Integer>?{
????@Override
????public?Integer?next()?{
????????Random?random?=?new?Random();
????????return?random.nextInt(10);
????}
}

泛型通配符

類型通配符一般是使用 ? 代替具體的類型實(shí)參，這里的 ? 是具體的類型實(shí)參，而不是類型形參。它跟Integer，Double，String這些類型一樣都是一種實(shí)際的類型，我們可以把 ? 看作是所有類型的父類。

類型通配符又可以分為類型通配符上限和類型通配符下限。

類型通配符上限

基本語法：

類/接口

要求該泛型的類型，只能是實(shí)參類型，或?qū)崊㈩愋偷?子類 類型。

比如：

public?class?ListUtils<T?extends?List>?{
????public?void?doing(T?t)?{
????????System.out.println("size:?"?+?t.size());
????????for?(Object?o?:?t)?{
????????????System.out.println(o);
????????}
????}
}

這樣就限制了傳入的泛型只能是List的子類，如下所示：

public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{
????ListUtils?utils?=?new?ListUtils<>();
????List?list?=?Arrays.asList("1",?"2",?"3");
????utils.doing(list);
}

類型通配符下限

基本語法：

類/接口super?實(shí)參類型>

要求該泛型的類型，只能是實(shí)參類型，或?qū)崊㈩愋偷?父類 類型

比如：

public?class?ListUtils?{
????//靜態(tài)泛型方法，使用super關(guān)鍵字定義通配符下限
????public?static??void?copy(Collectionsuper?E>?parentList,?Collection?childList)?{
????????for?(E?e?:?childList)?{
????????????parentList.add(e);
????????}
????}
}

限制了傳入的List類型：

public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{
????Integer?i1?=?new?Integer(10);
????Integer?i2?=?new?Integer(20);
????List?integers?=?new?ArrayList<>();
????integers.add(i1);
????integers.add(i2);
????List?numbers?=?new?ArrayList<>();
????//childList傳入的是List，所以parentList傳入的只能是Integer本身或者其父類的List
????ListUtils.copy(numbers,?integers);
????System.out.println(numbers);//[10,?20]
}

泛型使用注意點(diǎn)

不能在靜態(tài)字段使用泛型。

不能和基本類型一起使用。

異常類不能使用泛型。

最后總結(jié)一下泛型的作用：

• 提高了代碼的可讀性，這點(diǎn)毋庸置疑。
• 解決類型安全的問題，在編譯期就能發(fā)現(xiàn)類型轉(zhuǎn)換異常的錯(cuò)誤。
• 可拓展性強(qiáng)，可以使用泛型通配符定義，不需要定義實(shí)際的數(shù)據(jù)類型。
• 提高了代碼的重用性。可以重用數(shù)據(jù)處理算法，不需要為每一種類型都提供特定的代碼。

非常感謝你的閱讀，希望這篇文章能給到你幫助和啟發(fā)。

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