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Java泛型 Java泛型最全知识总结

Java架构师-大仙   2021-06-04 我要评论
想了解Java泛型最全知识总结的相关内容吗,Java架构师-大仙在本文为您仔细讲解Java泛型的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:Java泛型实现原理,java泛型,下面大家一起来学习吧。

一、泛型简介

1.1 泛型的概念

  • 所谓泛型,就是允许在定义类、接口时通过一个标识表示类中某个属性的类型或者是某个方法的返 回值及参数类型。这个类型参数将在使用时(例如,继承或实现这个接口,用这个类型声明变量、 创建对象时确定(即传入实际的类型参数,也称为类型实参)。
  • 从JDK 5.0以后,Java引入了“参数化类型(Parameterized type)”的概念,允许我们在创建集合时再指定集合元素的类型,正如:List,这表明该List只能保存字符串类型的对象。
  • JDK 5.0改写了集合框架中的全部接口和类,为这些接口、类增加了泛型支持,从而可以在声明集合变量、创建集合对象时传入类型实参。

1.2 泛型的引入背景

集合容器类在设计阶段/声明阶段不能确定这个容器到底实际存的是什么类型的对象,所以在JDK1.5之前只能把元素类型设计为Object,JDK1.5之后使用泛型来解决。因为这个时候除了元素的类型不确定,其他的部分是确定的,例如关于这个元素如何保存,如何管理等是确定的,因此此时把元素的类型设计成一个参数,这个类型参数叫做泛型。Collection,List,ArrayList 这个就是类型参数,即泛型。

1.3 引入泛型的目的

1.解决元素存储的安全性问题,好比商品、药品标签,不会弄错。

2.解决获取数据元素时,需要类型强制转换的问题,好比不用每回拿商品、药品都要辨别。

Java泛型可以保证如果程序在编译时没有发岀警告,运行时就不会产生 ClassCastException 异常。同时,代码更加简洁、健壮。

二、泛型在集合中的应用

2.1 在集合中没有使用泛型的例子

@Test
public void test1(){
    ArrayList list = new ArrayList();
    //需求:存放学生的成绩
    list.add(78);
    list.add(76);
    list.add(89);
    list.add(88);
    //问题一:类型不安全
    //        list.add("Tom");

    for(Object score : list){
        //问题二:强转时,可能出现ClassCastException
        int stuScore = (Integer) score;

        System.out.println(stuScore);

    }

}

图示:

2.2 在集合中使用泛型的例子1

//在集合中使用泛型,以ArrayList为例
@Test
public void test1(){
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("AAA");
    list.add("BBB");
    list.add("FFF");
    list.add("EEE");
    list.add("CCC");
	//遍历方式一:
    Iterator<String> iterator = list.iterator();
    while (iterator.hasNext()){
        System.out.println(iterator.next());
    }
    System.out.println("-------------");
    //便利方式二:
    for (String str:
         list) {
        System.out.println(str);
    }
}

图示:

2.3 在集合中使用泛型例子2

@Test
//在集合中使用泛型的情况:以HashMap为例
public void test2(){
    Map<String,Integer> map = new HashMap<>();//jdk7新特性:类型推断
    map.put("Tom",26);
    map.put("Jarry",30);
    map.put("Bruce",28);
    map.put("Davie",60);
    //嵌套循环
    Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = map.entrySet();
    Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator = entries.iterator();

    while (iterator.hasNext()){
        Map.Entry<String, Integer> entry = iterator.next();
        String key = entry.getKey();
        Integer value = entry.getValue();
        System.out.println(key+"="+value);
    }

}

2.4 集合中使用泛型总结:

① 集合接口或集合类在JDK 5.0时都修改为带泛型的结构。

② 在实例化集合类时,可以指明具体的泛型类型

③ 指明完以后,在集合类或接口中凡是定义类或接口时,内部结构(比如:方法、构造器、属性等)使用到类的泛型的位置,都指定为实例化的泛型类型。

​ 比如:add(E e) —>实例化以后:add(Integer e)

④ 注意点:泛型的类型必须是类,不能是基本数据类型。需要用到基本数据类型的位置,拿包装类替换

⑤ 如果实例化时,没有指明泛型的类型。默认类型为 java.lang.Object 类型。

三、自定义泛型结构

泛型类、泛型接口、泛型方法

3.1 泛型的声明

  • interface List<T>class GenTest<K,V> 其中,T,K,V,不代表值,而是表示类型。这里使用任意字母都可以。
  • 常用T表示,是Type的缩写。

3.2 泛型的实例化:

一定要在类名后面指定类型参数的值(类型)。如:

List<String> strList =new ArrayList<String>();

Iterator<Customer> iterator = customers.iterator();

  • T只能是类,不能用基本数据类型填充。但可以使用包装类填充
  • 把一个集合中的内容限制为一个特定的数据类型,这就是 generics背后的核心思想
//JDK 5.0以前
Comparable c = new Date();
System.out.println(c.comparaTo("red");

//JDK 5.0以后
Comparable <Date> c = new Date();
System.out.println(c.comparaTo("red");                   

总结:使用泛型的主要优点在于能够在编译时而不是在运行时检测错误

3.3 注意点

1.泛型类可能有多个参数,此时应将多个参数一起放在尖括号内。比如<E1,E2,E3>

2.泛型类的构造器如下: public GenericClass(){}

而下面是错误的: public GenericClass<E>{}

3.实例化后,操作原来泛型位置的结构必须与指定的泛型类型一致。

4.泛型不同的引用不能相互赋值。

尽管在编译时 ArrayList和ArrayList是两种类型,但是,在运行时只有一个ArrayList被加载到JVM中。

5.泛型如果不指定,将被擦除,泛型对应的类型均按照Object处理,但不等价于Object。

建议:泛型要使用一路都用。要不用,一路都不要用。

6.如果泛型结构是一个接口或抽象类,则不可创建泛型类的对象。

7.JDK 7.0,泛型的简化操作: ArrayList<Fruit>first= new ArrayList<>();(类型推断)

8.泛型的指定中不能使用基本数据类型,可以使用包装类替换。

9.在类/接口上声明的泛型,在本类或本接口中即代表某种类型,可以作为非静态属性的类型、非静态方法的参数类型、非静态方法的返回值类型。但在静态方法中不能使用类的泛型。

10.异常类不能是泛型的。

11.不能使用 new E[]。但是可以:E[] elements= (E[])new Object[capacity];

> 参考:ArrayList源码中声明:`Object[] elementData`,而非泛型参数类型数组。

12.父类有泛型,子类可以选择保留泛型也可以选择指定泛型类型:

-   子类不保留父类的泛型:按需实现
    -   没有类型---擦除
    -   具体类型
-   子类保留父类的泛型:泛型子类
    -   全部保留
    -   部分保留
-   结论:子类必须是“富二代”,子类除了指定或保留父类的泛型,还可以增加自己的泛型

代码示例:

class Father<T1, T2> {
}

/**
 * 定义泛型子类Son
 * 情况一:继承泛型父类后不保留父类的泛型
 */
//1.没有指明类型  擦除
class Son1<A, B> extends Father {//等价于class Son1 extends Father<Object,Odject>{}
}

//2.指定具体类型
class Son2<A, B> extends Father<Integer, String> {
}

/**
 * 定义泛型子类Son
 * 情况二:继承泛型父类后保留泛型类型
 */
//1.全部保留
class Son3<T1, T2, A, B> extends Father<T1, T2> {
}

//2.部分保留
class Son4<T2, A, B> extends Father<Integer,T2>{
}

3.4 自定义泛型结构

1.自定义泛型类

代码示例:

/**
 * 自定义泛型类Order
 */
class Order<T> {
    private String orderName;
    private int orderId;
    //使用T类型定义变量
    private T orderT;

    public Order() {
    }
    //使用T类型定义构造器
    public Order(String orderName, int orderId, T orderT) {
        this.orderName = orderName;
        this.orderId = orderId;
        this.orderT = orderT;
    }

    //这个不是泛型方法
    public T getOrderT() {
        return orderT;
    }
    //这个不是泛型方法
    public void setOrderT(T orderT) {
        this.orderT = orderT;
    }
    //这个不是泛型方法
    @Override
    public String toString() {
        return "Order{" +
                "orderName='" + orderName + '\'' +
                ", orderId=" + orderId +
                ", orderT=" + orderT +
                '}';
    }
//    //静态方法中不能使用类的泛型。
//    public static void show(T orderT){
//        System.out.println(orderT);
//    }

//    //try-catch中不能是泛型的。
//    public void show(){
//        try {
//
//        }catch (T t){
//
//        }
//    }

    //泛型方法:在方法中出现了泛型的结构,泛型参数与类的泛型参数没有任何关系。
    //换句话说,泛型方法所属的类是不是泛型类都没有关系。
    //泛型方法,可以声明为静态的。
    // 原因:泛型参数是在调用方法时确定的。并非在实例化类时确定。
    public static <E> List<E> copyFromArryToList(E[] arr) {
        ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
        for (E e :
                list) {
            list.add(e);
        }
        return list;
    }
}

自定义泛型类Order的使用

@Test
public void test1() {
    //如果定义了泛型类,实例化没有指明类的泛型,则认为此泛型类型为Object类型
    //要求:如果大家定义了类是带泛型的,建议在实例化时要指明类的泛型。
    Order order = new Order();
    order.setOrderT(123);
    System.out.println(order.getOrderT());

    order.setOrderT("abc");
    System.out.println(order.getOrderT());

    //建议:实例化时指明类的泛型
    Order<String> order1 = new Order<>("Tom", 16, "male");
    order1.setOrderT("AA:BBB");
    System.out.println(order1.getOrderT());
}

@Test
//调用泛型方法
public void test2(){
    Order<String> order = new Order<>();
    Integer [] arr = new Integer[]{1,2,3,4,5,6};

    List<Integer> list = order.copyFromArryToList(arr);
    System.out.println(list);
}

2.自定义泛型接口

代码示例:

/**
 * 自定义泛型接口
 */
public interface DemoInterface <T> {
    void show();
    int size();
}

//实现泛型接口
public class Demo implements DemoInterface {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("hello");
    }

    @Override
    public int size() {
        return 0;
    }
}

@Test
//测试泛型接口
public void test3(){
    Demo demo = new Demo();
    demo.show();
}

3.自定义泛型方法

1.方法,也可以被泛型化,不管此时定义在其中的类是不是泛型类。在泛型方法中可以定义泛型参数,此时,参数的类型就是传入数据的类型。

2.泛型方法的格式: [访问权限]<泛型>返回类型 方法名(泛型标识 参数名称])抛出的异常

3.泛型方法声明泛型时也可以指定上限

代码示例:

//泛型方法:在方法中出现了泛型的结构,泛型参数与类的泛型参数没有任何关系。
//换句话说,泛型方法所属的类是不是泛型类都没有关系。
//泛型方法,可以声明为静态的。
// 原因:泛型参数是在调用方法时确定的。并非在实例化类时确定。
public static <E> List<E> copyFromArryToList(E[] arr) {
    ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
    for (E e :
         list) {
        list.add(e);
    }
    return list;
}

4.总结:

  •  泛型实际上就是标签,声明时不知道类型,再使用时指明
  • 定义泛型结构,即:泛型类、接口、方法、构造器时贴上泛型的标签
  • 用泛型定义类或借口是放到类名或接口名后面,定义泛型方法时在方法名前加上

3.5 泛型的应用场景

DAO.java:定义了操作数据库中的表的通用操作。 ORM思想(数据库中的表和Java中的类对应)

public class DAO<T> {//表的共性操作的DAO

    //添加一条记录
    public void add(T t){

    }

    //删除一条记录
    public boolean remove(int index){

        return false;
    }

    //修改一条记录
    public void update(int index,T t){

    }

    //查询一条记录
    public T getIndex(int index){

        return null;
    }

    //查询多条记录
    public List<T> getForList(int index){

        return null;
    }

    //泛型方法
    //举例:获取表中一共有多少条记录?获取最大的员工入职时间?
    public <E> E getValue(){

        return null;
    }

}

CustomerDAO.java:

public class CustomerDAO extends DAO<Customer>{//只能操作某一个表的DAO
}

StudentDAO.java:

public class StudentDAO extends DAO<Student> {//只能操作某一个表的DAO
}

四、泛型在继承上的体现

泛型在继承方面的体现:

虽然类A是类B的父类,但是 G<A>G<B> 二者不具备子父类关系,二者是并列关系。

补充:类A是类B的父类,A<G>B<G> 的父类

代码示例:

@Test
public void test1(){

    Object obj = null;
    String str = null;
    obj = str;

    Object[] arr1 = null;
    String[] arr2 = null;
    arr1 = arr2;
    //编译不通过
    //        Date date = new Date();
    //        str = date;
    List<Object> list1 = null;
    List<String> list2 = new ArrayList<String>();
    //此时的list1和list2的类型不具子父类关系
    //编译不通过
    //        list1 = list2;
    /*
        反证法:
        假设list1 = list2;
           list1.add(123);导致混入非String的数据。出错。

         */

    show(list1);
    show1(list2);
}

public void show1(List<String> list){

}

public void show(List<Object> list){

}

@Test
public void test2(){

    AbstractList<String> list1 = null;
    List<String> list2 = null;
    ArrayList<String> list3 = null;

    list1 = list3;
    list2 = list3;

    List<String> list4 = new ArrayList<>();

}

五、通配符

5.1 通配符的使用

  • 使用类型通配符:?

比如:List<?>Map<?,?>

List<?>List<String>List<Object> 等各种泛型 List 的父类。

  • 读取 List<?> 的对象list中的元素时,永远是安全的,因为不管list的真实类型是什么,它包含的都是Object
  • 写入list中的元素时,不可以。因为我们不知道c的元素类型,我们不能向其中添加对象。 除了添加null之外。

说明:

  • 将任意元素加入到其中不是类型安全的

Collection<?> c = new ArrayList<String>()

c.add(new Object());//编译时错误

因为我们不知道c的元素类型,我们不能向其中添加对象。add 方法有类型参数 E 作为集合的元素类型。我们传给add的任何参数都必须是一个已知类型的子类。因为我们不知道那是什么类型,所以我们无法传任何东西进去。

  • 唯一的例外的是 null,它是所有类型的成员。
  • 我们可以调用 get() 方法并使用其返回值。返回值是一个未知的类型,但是我们知道,它总是一个Object。

代码示例:

@Test
public void test3(){
    List<Object> list1 = null;
    List<String> list2 = null;

    List<?> list = null;

    list = list1;
    list = list2;
    //编译通过
    //        print(list1);
    //        print(list2);

    //
    List<String> list3 = new ArrayList<>();
    list3.add("AA");
    list3.add("BB");
    list3.add("CC");
    list = list3;
    //添加(写入):对于List<?>就不能向其内部添加数据。
    //除了添加null之外。
    //        list.add("DD");
    //        list.add('?');

    list.add(null);

    //获取(读取):允许读取数据,读取的数据类型为Object。
    Object o = list.get(0);
    System.out.println(o);
}

public void print(List<?> list){
    Iterator<?> iterator = list.iterator();
    while(iterator.hasNext()){
        Object obj = iterator.next();
        System.out.println(obj);
    }
}

5.2 注意点

//注意点1:编译错误:不能用在泛型方法声明上,返回值类型前面<>不能使用?
public static <?> void test(ArrayList<?> list){

}

//注意点2:编译错误:不能用在泛型类的声明上
class GenericTypeClass<?>{

}

//注意点3:编译错误:不能用在创建对象上,右边属于创建集合对象
ArrayList<> list2 new ArrayList<?>();

5.3 有限制的通配符

  • <?>:允许所有泛型的引用调用
  • 通配符指定上限

上限 extends:使用时指定的类型必须是继承某个类,或者实现某个接口,即 <=

  • 通配符指定下限

下限 super:使用时指定的类型不能小于操作的类,即 >=

举例:

  • <?extends Number>(无穷小, Number\]

只允许泛型为Number及Number子类的引用调用

  • <?super Number>\[Number,无穷大)

只允许泛型为Number及Number父类的引用调用

  • <? extends Comparable>

只允许泛型为实现 Comparable接口的实现类的引用调用

代码示例:

@Test
public void test4(){

    List<? extends Person> list1 = null;
    List<? super Person> list2 = null;

    List<Student> list3 = new ArrayList<Student>();
    List<Person> list4 = new ArrayList<Person>();
    List<Object> list5 = new ArrayList<Object>();

    list1 = list3;
    list1 = list4;
    //        list1 = list5;

    //        list2 = list3;
    list2 = list4;
    list2 = list5;

    //读取数据:
    list1 = list3;
    Person p = list1.get(0);
    //编译不通过
    //Student s = list1.get(0);

    list2 = list4;
    Object obj = list2.get(0);
    编译不通过
    //        Person obj = list2.get(0);

    //写入数据:
    //编译不通过
    //        list1.add(new Student());

    //编译通过
    list2.add(new Person());
    list2.add(new Student());

}

本篇文章主要讲解的 Java 中泛型的概念和使用,希望本篇文章可以帮助到各位小伙伴,也希望大家多多支持!


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