Java泛型总结.docx
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Java泛型总结.docx
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Java泛型总结
Java泛型总结
一.我们为什么需要泛型?
首先,我们看下下面这段简短的代码:
packageCoreJava.day_5;
importjava.util.ArrayList;
importjava.util.List;
/**
*@author李智
*@date2016/12/15
*/
publicclassGenericTest{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Listlist=newArrayList();
list.add("justdoit");
list.add("core");
list.add(100);
for(inti=0;i Stringname=(String)list.get(i);//1 System.out.println("name: "+name); } } } 我们定义一个List类型的集合,先向其中加入了两个字符串类型的值,随后加入一个Integer类型的值。 这是完全允许的,因为此时list默认的类型为Object类型。 在之后的循环中,由于忘记了之前在list中也加入了Integer类型的值或其他编码原因,很容易出现类似于//1中的错误。 因为编译阶段正常,而运行时会出现“Java.lang.ClassCastException”异常。 因此,导致此类错误编码过程中不易发现。 在如上的编码过程中,我们发现主要存在两个问题: 1.当我们将一个对象放入集合中,集合不会记住此对象的类型,当再次从集合中取出此对象时,改对象的编译类型变成了Object类型,但其运行时类型任然为其本身类型。 2.因此,//1处取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型,且很容易出现“java.lang.ClassCastException”异常。 那么有没有什么办法可以使集合能够记住集合内元素各类型,且能够达到只要编译时不出现问题,运行时就不会出现“java.lang.ClassCastException”异常呢? 答案就是使用泛型。 二.什么是泛型? 泛型,即“参数化类型”。 一提到参数,最熟悉的就是定义方法时有形参,然后调用此方法时传递实参。 那么参数化类型怎么理解呢? 顾名思义,就是将类型由原来的具体的类型参数化,类似于方法中的变量参数,此时类型也定义成参数形式(可以称之为类型形参),然后在使用/调用时传入具体的类型(类型实参)。 这样说有点复杂,我们来看下上面那个例子采用泛型的写法: packageCoreJava.day_5; importjava.util.ArrayList; importjava.util.List; /** *@author李智 *@date2016/12/15 */ publicclassGenericTest_2{ publicstaticvoidmain(String[]args){ /* Listlist=newArrayList(); list.add("justdoit"); list.add("core"); list.add(100); */ List list.add("qqyumidi"); list.add("corn"); //list.add(100);//1提示编译错误 for(inti=0;i Stringname=list.get(i);//2 System.out.println("name: "+name); } } } 采用泛型写法后,在//1处想加入一个Integer类型的对象时会出现编译错误,通过List 结合上面的泛型定义,我们知道在List 且get()方法的返回结果也直接是此形参类型(也就是对应的传入的类型实参)。 下面就来看看List接口的的具体定义: publicinterfaceList intsize(); booleanisEmpty(); booleancontains(Objecto); Iterator Object[]toArray(); booleanadd(Ee); booleanremove(Objecto); booleancontainsAll(Collection >c); booleanaddAll(Collection extendsE>c); booleanaddAll(intindex,Collection extendsE>c); booleanremoveAll(Collection >c); booleanretainAll(Collection >c); voidclear(); booleanequals(Objecto); inthashCode(); Eget(intindex); Eset(intindex,Eelement); voidadd(intindex,Eelement); Eremove(intindex); intindexOf(Objecto); intlastIndexOf(Objecto); ListIterator ListIterator List } 我们可以看到,在List接口中采用泛型化定义之后, 自然的,ArrayList作为List接口的实现类,其定义形式是: publicclassArrayList implementsList publicbooleanadd(Ee){ ensureCapacityInternal(size+1);//IncrementsmodCount! ! elementData[size++]=e; returntrue; } publicEget(intindex){ rangeCheck(index); checkForComodification(); returnArrayList.this.elementData(offset+index); } //...省略掉其他具体的定义过程 } 由此,我们可以从源代码角度明白了为什么//1处加入Integer类型对象编译错误,且//2处get()到的类型直接就是String类型了。 三.自定义泛型接口、泛型类和泛型方法 从上面的内容中,大家已经明白了泛型的具体运作过程。 也知道了接口、类和方法也都可以使用泛型去定义,以及相应的使用。 是的,在具体使用时,可以分为泛型接口、泛型类和泛型方法。 自定义泛型接口、泛型类和泛型方法与上述Java源码中的List、ArrayList类似。 如下,我们看一个最简单的泛型类和方法定义: packageCoreJava.day_5; /** *@author李智 *@date2016/12/15 */ publicclassGenericTest_3{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Box System.out.println("name: "+name.getData()); } } classBox privateTdata; publicBox(){ } publicBox(Tdata){ this.data=data; } publicTgetData(){ returndata; } } 在泛型接口、泛型类和泛型方法的定义过程中,我们常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型形参,由于接收来自外部使用时候传入的类型实参。 那么对于不同传入的类型实参,生成的相应对象实例的类型是不是一样的呢? packageCoreJava.day_5; /** *@author李智 *@date2016/12/15 */ publicclassGenericTest_4{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Box Box System.out.println("nameclass: "+name.getClass());//CoreJava.day_5.Box System.out.println("ageclass: "+age.getClass());//CoreJava.day_5.Box System.out.println(name.getClass()==age.getClass());//true } } 由此,我们发现,在使用泛型类时,虽然传入了不同的泛型实参,但并没有真正意义上生成不同的类型,传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个,即还是原来的最基本的类型(本实例中为Box),当然,在逻辑上我们可以理解成多个不同的泛型类型。 究其原因,在于Java中的泛型这一概念提出的目的,导致其只是作用于代码编译阶段,在编译过程中,对于正确检验泛型结果后,会将泛型的相关信息擦出,也就是说,成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。 泛型信息不会进入到运行时阶段。 对此总结成一句话: 泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型,实际上都是相同的基本类型。 四.类型通配符 接着上面的结论,我们知道,Box和Box实际上都是Box类型,现在需要继续探讨一个问题,那么在逻辑上,类似于Box和Box是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢? 为了弄清这个问题,我们继续看下下面这个例子: packageCoreJava.day_5; /** *@author李智 *@date2016/12/15 */ publicclassGenericTest_6{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Box Box getData(name); //ThemethodgetData(Box //notapplicableforthearguments(Box getData(ge);//1 } publicstaticvoidgetData(Box System.out.println("data: "+data.getData()); } } 我们发现,在代码//1处出现了错误提示信息: ThemethodgetData(Box 显然,通过提示信息,我们知道Box在逻辑上不能视为Box 那么,原因是什么呢? packageCoreJava.day_5; /** *@author李智 *@date2016/12/15 */ publicclassGenericTest_5{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Box Box Box b.setData(f);//2 } publicstaticvoidgetData(Box System.out.println("data: "+data.getData()); } } classBox privateTdata; publicBox(){ } publicBox(Tdata){ setData(data); } publicTgetData(){ returndata; } publicvoidsetData(Tdata){ this.data=data; } } 这个例子中,显然//1和//2处肯定会出现错误提示的。 在此我们可以使用反证法来进行说明。 假设Box Integer? Float? 还是Number? 且由于在编程过程中的顺序不可控性,导致在必要的时候必须要进行类型判断,且进行强制类型转换。 显然,这与泛型的理念矛盾,因此,在逻辑上Box 好,那我们回过头来继续看“类型通配符”中的第一个例子,我们知道其具体的错误提示的深层次原因了。 那么如何解决呢? 总部能再定义一个新的函数吧。 这和Java中的多态理念显然是违背的,因此,我们需要一个在逻辑上可以用来表示同时是Box 类型通配符一般是使用? 代替具体的类型实参。 注意了,此处是类型实参,而不是类型形参! 且Box packageCoreJava.day_5; /** *@author李智 *@date2016/12/15 */ publicclassGenericTest_7{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Box Box Box getData(name); getData(age); getData(number); } publicstaticvoidgetData(Box >data){ System.out.println("data: "+data.getData()); } } 有时候,我们还可能听到类型通配符上限和类型通配符下限。 具体有是怎么样的呢? 在上面的例子中,如果需要定义一个功能类似于getData()的方法,但对类型实参又有进一步的限制: 只能是Number类及其子类。 此时,需要用到类型通配符上限。 packageCoreJava.day_5; /** *@author李智 *@date2016/12/15 */ publicclassGenericTest_8{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Box Box Box getData(name); getData(age); getData(number); //getUpperNumberData(name);//1 getUpperNumberData(age);//2 getUpperNumberData(number);//3 } publicstaticvoidgetData(Box >data){ System.out.println("data: "+data.getData()); } publicstaticvoidgetUpperNumberData(Box extendsNumber>data){ System.out.println("data: "+data.getData()); } } 此时,显然,在代码//1处调用将出现错误提示,而//2//3处调用正常。 类型通配符上限通过形如Box extendsNumber>形式定义,相对应的,类型通配符下限为Box superNumber>形式,其含义与类型通配符上限正好相反,在此不作过多阐述了。 五.话外篇 本文中的例子主要是为了阐述泛型中的一些思想而简单举出的,并不一定有着实际的可用性。 另外,一提到泛型,相信大家用到最多的就是在集合中,其实,在实际的编程过程中,自己可以使用泛型去简化开发,且能很好的保证代码质量。 并且还要注意的一点是,Java中没有所谓的泛型数组一说。 对于泛型,最主要的还是需要理解其背后的思想和目的。
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