Java中的纸老虎之泛型

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泛型在java中有很重要的地位,在面向对象编程及各种设计模式中有非常广泛的应用。对java的泛型特性的了解仅限于表面的浅浅一层,直到在学习设计模式时发现有不了解的用法,才想起详细的记录一下。

泛型,其实算是Java当中比较难的语法了,很多人一开始都对其一知半解,也很害怕阅读带泛型的源码,虽然看起来语法很难,但当你理解后会觉得很简单,其实只是一个纸老虎罢了。下面,我将会用非常简单易懂的方式带你去理解它,相信你在认真看完后会有非常大的收获,从此不会再畏惧它!

Java中的纸老虎之泛型

 

一. 泛型的定义

这里大家可以不必去看网上的有些定义,因为相对于比较学术化,只需记住泛型可以在程序设计中指定某种类型,让程序的设计更加规范化即可

 

二. 为什么要用到泛型

了解到了泛型是什么后,那我们来讨论讨论为什么要用泛型这个语法,这个语法到底是干什么的?别急,下面,我先给大家举一个例子:


class Stack {
    public Object[] objects;
    public int top;

    public Stack() {
        this.objects =new Object[10];
    }

    public void push(Object obj) {
        objects[this.top++] = obj;
    }

    public Object get() {
        return objects[this.top-1];
    }
}

大家可以看看这是在干什么呢?这是我们自己写了一个栈,然后将栈里的数组类型设置成Object类型,这样的话这个栈里任意类型的数据都可以存放了(Object类是任何类的父类,不管插入什么类型的数据,都可以发生向上转型)

下面,我们来测试一下


public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Stack stack=new Stack();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push("123");
        String str=(String)stack.get();
    }
}

可以看到,我们可以向自己写的栈里放入整形以及字符串等等任何类型的数据,但注意一下取出数据的时候要进行强制类型转换
以上这样写,可以向栈里存放任何类型的数据,比较通用,其优点也可以变成缺点,正因为太通用了,使代码的规范性降低,看起来比较凌乱,这时候,我们可以考虑使用泛型,这样可以在类中或者Java集合中存放特定的数据(使用Java集合时,一般都要用到泛型,而自定义的类型中可以使用泛型也可以不使用)

 

三. 泛型的写法

以自定义的类型为例,写法为在类名后面加上尖括号,里面写上一个字母(注意,此处写任何字母都可以,只起到一个标记这个类为泛型类的作用)


class Stack<T>

而在new对象时,以栈里只能存放整形为例,前面的尖括号必须写基本数据类型对应的包装类,而后面的尖括号可以不用写,示例如下:


Stack<Integer> stack = new Stack<>();

补一下Java中的基本数据类型与对应的包装类:

Java中的纸老虎之泛型

因此,我们前面写的自定义的栈可以写成以下形式(以存放整形为例):


class Stack<T> {
    public T[] objects;
    public int top;

    public Stack() {
        this.objects = (T[])new Object[10];
    }

    public void push(T obj) {
        objects[this.top++] = obj;
    }

    public T get() {
        return objects[this.top-1];
    }
}
 Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        int ret = stack.get();
        System.out.println(ret);

特别注意此处:public Stack() { this.objects = (T[])new Object[10]; }
这里不能写成this.objects=new T[10];
原因:
1. 不能new泛型类型的数组
2. 也可理解为泛型是先检查后编译的,如果new泛型类型的数组的话,编译器检查时并不知道T是什么类型的,因此会报错。而编译的时候才会进行擦除机制,都会将其转换为Object类型
3. 正因为有这个擦除机制,这里才能进行数组整体强制类型转换(一般数组不能整体进行强制类型转换),因为泛型只是在编译的时候起作用,而实际运行时都会被擦除成Object类型,即实际运行时是没有泛型这个概念的,也即实际运行时类型都是一样的,所以T本质上是object类型的,所以此代码等价于不进行强制类型转换!!!
4.而直接指定泛型的代码(不是T) 比如:Stack<Integer>和Stack<Character>都是在运行时直接把尖括号里的类型擦掉了,可以看到直接打印的结果(并没有打印出类型):

Java中的纸老虎之泛型

Java中的纸老虎之泛型

此处注意多理解理解

Java中的纸老虎之泛型

 

四. 泛型的使用实例

 

1. 求最大值

以上就是泛型的一个重要知识点了,但光看是不够的,还是得通过例子让大家有一个更为深入的理解,比如,如何写一个泛型类来求数组的最大值呢?
基本的框架大概是这样的:(没看懂的小可爱好好看看上面讲的内容哦)


class Algorithm<T extends Comparable<T>> {
    public T findMax(T[] array) {
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if(max < array[i]) {
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

但是此代码if(max < array[i])会报错,为什么呢?因为将来给T传的值一定是一个引用类型,引用类型不能直接比较大于或者小于的,是要用Comparable或Comparator接口里的方法比较的,因为泛型在编译的时候会被擦除成Object类型,但Object类本身并没有实现ComparableComparator接口,所以我们要控制其不要擦除到Object类,所以要给泛型指定一个边界

具体写法如下:


class Algorithm<T extends Comparable<T>> {
    public T findMax(T[] array) {
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            //max < array[i]
            if(max.compareTo(array[i]) < 0) {
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

 


class Algorithm<T extends Comparable<T>>

注意,extends叫做上界,此代码代表的意思为T这个泛型类会擦除到实现了Comparable接口的地方,换句话说,这个T类型一定是实现了Comparable接口的
同理:这个代码public class MyArrayList<E extends Number> { ... }代表E为Number的子类或Number本身
下面让我们来用一下:


 Algorithm<Integer> algorithm1 = new Algorithm<>();
        Integer[] integers = {1,2,13,4,5};
        Integer ret = algorithm1.findMax(integers);
        System.out.println(ret);

运行结果如下:

Java中的纸老虎之泛型

成功了!

 

2. 优化

经过上面的努力,我们已经写出了一个泛型类来求一个数组的最大值了,但是,上面的例子是一个整形数组,那么我们能不能在数组里存放别的类型去比较呢?答案是可以的,但是我们还得去new一个对象,例如:Algorithm<String> algorithm2 = new Algorithm<>();这样很麻烦。但是我们可以将求最大值的方法设置成静态的class Algorithm2 <T>,因为是静态的方法,不需要new对象,所以就没有在new对象时指定泛型的过程了,所以没必要给方法后加尖括号,但是去掉之后,代码又会被错:

Java中的纸老虎之泛型

我们可以这样修改:


class Algorithm2 {
    public static<T extends Comparable<T>> T findMax(T[] array) {
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if(max.compareTo(array[i]) < 0) {
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

此方法public static<T extends Comparable<T>> T findMax(T[] array){}叫做泛型方法

下面继续带大家来用一下:

 


public static void main(String[] args) {
        Integer[] integers = {1,2,13,4,5};
        //会根据形参的类型推导出整个泛型的类型参数
        Integer ret = Algorithm2.findMax(integers);
        System.out.println(ret);
        Integer ret2 = Algorithm2.<Integer>findMax(integers);
        System.out.println(ret2);
    }

注意,ret1写法和ret2写法是一样的,都可以
打印结果如下:

Java中的纸老虎之泛型

 

五. 通配符

 

1. 基本写法

通配符也是泛型的一种,下面我们来写一个泛型方法来打印集合中的元素


class Test {

    public static<T> void print(ArrayList<T> list) {

        for (T t : list) {
            System.out.println(t);
        }
    }

这个写法很简单,上文都讲过了,那么让我们来试着用一下吧:


public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        Test.print(list);
    }

打印的结果如下:

Java中的纸老虎之泛型

除了以上这种写法,我们还可以将其改成通配符的写法,先给大家上代码:


//?代表通配符  擦除机制  Object
    public static void print2(ArrayList<?> list) {
        for (Object t : list) {
            System.out.println(t);
        }
    }
}

此处for (Object t : list)必须这样写,因为通配符也是有擦除机制的,会在编译器编程Object类型。

 

2. 上界

语法:<? extends 上界>

示例:


public static void printAll(MyArrayList<? extends Number> list) {
...
    } 

代表可以传入类型实参是 Number 子类的任意类型的 MyArrayList
所以以下调用都是正确的:


printAll(new MyArrayList<Integer>());
printAll(new MyArrayList<Double>());
printAll(new MyArrayList<Number>());

以下调用都是错误的:


printAll(new MyArrayList<String>());
printAll(new MyArrayList<Object>());

 

3. 下界

下界和上界的用法很类似

语法:<? super 下界>

示例:

 


public static void printAll(MyArrayList<? super Integer> list) {
...
}

代表可以传入类型实参是 Integer 父类的任意类型的 MyArrayList
所以以下调用是正确的:


printAll(new MyArrayList<Integer>());
printAll(new MyArrayList<Number>());
printAll(new MyArrayList<Object>());

以下调用是错误的:


printAll(new MyArrayList<String>());
printAll(new MyArrayList<Double>());

 

六. 泛型的限制

学习完后,我们应该注意泛型使用过程中以下一些限制:

泛型类型参数不支持基本数据类型

无法实例化泛型类型的对象

无法使用泛型类型声明静态的属性

无法使用 instanceof 判断带类型参数的泛型类型(因为被擦除机制擦除了)

无法创建泛型类数组

无法 create、catch、throw 一个泛型类异常(异常不支持泛型)

泛型类型不是形参一部分,无法重载

Java中的纸老虎之泛型

好啦,本次泛型知识点的分享就先告一段落了,整理不易,但如果能帮到大家很开心了。也希望大家多理解理解,不论是刚开始学习还是复习,都值得仔细揣摩哦!一起加油吧!

到此这篇关于Java中的纸老虎之泛型的文章就介绍到这了,更多相关Java 泛型内容请搜索米米素材网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持米米素材网!

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