Java 泛型
2016-11-19 本文已影响158人
数独题
基础
Java集合的缺点：将一个对象放进一个集合时，集合就会忘记这个对象的数据类型，当取出这个对象时，该对象的类型就会变成Object类型，对对象进行使用时要进行相应的类型转换。因此指定下面两种方法。
创建集合时指定类型参数：
public static void main(String[] args) {
//创建一个只能保存String类型的集合
List<String> list=new ArrayList<String>();
list.add("beautiful");
list.add("quickly");
list.forEach(str->System.out.println(((String)str).length()));
}
java 7泛型的菱形语法
public static void main(String[] args) {
//Java自动推断出ArrayList的<>里是String类型
List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("beautiful");
list.add("Strongger");
list.forEach(ele->System.out.println(ele));
//java自动推断出HashMap的<>里是String,List<String>
Map<String,List<String>> map=new HashMap<>();
}
一、泛型简介
概念：
所谓泛型，就是允许在定义类、接口、方法时使用类型形参，这个类型形参在声明变量、创建对象、调用方法时动态指定（即传入实际的类型形参，也可传入类型实参）。
定义泛型接口、类
public interface List<E>
{
//接口中的类型E可以作为类型使用
void add(E x);
Iterator<E> iterator();
}
public interface Iterator<E>
{
//在接口里E完全可以作为类型使用
E next();
}
public interface Map<K,V>
{
//在接口里K,V完全可以作为类型使用
Set<K> keySet();
V put(K key,V value);
}
包含泛型声明的类型可以在定义变量、创建对象时传入一个类型实参，从而可以动态地生成无数多个逻辑上的子类，但这种子类在物理上并不存在
public class Apple<T>{
//使用T类型形参定义实例变量
private T info;
//使用类型形参T定义构造器
public Apple(T info)
{
this.info=info;
}
public T getInfo() {
return info;
}
public void setInfo(T info) {
this.info = info;
}
public static void main(String[] args) {
//由于传给T形参的是String,所以构造器参数指定是String
Apple<String> a1=new Apple<>("苹果");
System.out.println(a1.getInfo());
//传给T形参的类型是Double，所以构造器参数指定是Double
Apple<Double> a2=new Apple<>(5.66);
System.out.println(a2.getInfo());
}
}
泛型类派生子类
//使用Apple类时为T形参传入String类型
//如果使用T类型参数时，所有使用T类型形参的地方都将会被替换成String类型
public class A extends Apple<String>
//使用Apple类时不传入实际的形参
public class A extends Apple
public class A2 extends Apple
{
public String getInfo()
{
//super.getInfo()方法返回值是Object类型
//必须使用toString()方法才返回String类型
return super.getInfo().toString();
}
}
不存在泛型类
instanceof运算符不能使用泛型类，因为系统中不会存在正真的泛型类
List<String> list1=new ArrayList<>();
List<Integer> list2=new ArrayList<>();
//下面将返回True,不管泛型的实际参数是什么，运行时总有相同的class
System.out.println(list1.getClass()==list2.getClass());
public class R<T>
{
//下面语句错误，不能在静态变量声明中使用类型形参
static T info;
T age;
public void foo(T msg){}
//下面语句错误，不能在静态方法声明中使用类型形参
public stativ void bar(T msg){}
}
二、类型通配符
如果Foo是Bar的一个子类型（子类或者接口），而G是具有泛型声明的类或接口，G<Foo>并不是G<Bar>的子类型，这一点非常注意！
数组和泛型有所不同，假设Foo是Bar的一个子类型（子类或接口），那么Foo[]依然是Bar[]的子类型。
使用类型通配符
//public void test(List c)
//{
// for(int i=0;i<c.size();i++)
// {
// System.out.println(c.get(i))
// }
//}
//以上List集合中的元素类型是不确定，使用泛型是会引起泛型警告，修改如下
public void test(List<？> c)
{
for(int i=0;i<c.size();i++)
{
System.out.println(c.get(i))
}
}
上面程序使用的List<?>，这种写法可以适用于任何支持泛型声明的接口和类，比如：Set<?>、Collection<?>、Map<?,?>等，但这种带通配符的List仅表示它是各种泛型List的父类，并不能把元素加入其中，唯一例外的是null，它是所有应用类型的实例。另一方面，程序可以调用get()方法来返回List<?>集合指定索引处的元素。
如：
List<?> c=new ArrayList<String>();
//下面程序引起编译错误
c.add(new Object());
设定类型通配符的上限
将Canvas类修改成下面的形式，就可以把List<Circle>对象当成List<? extends Shape>使用。即List<? extends Shape>可以表示成List<Circle>、List<Rectangle>的父类。Shape称为这个通配符的上限。
//定义一个抽象类Shape
public abstract class Shape
{
public abstract void draw(Canvas c);
}
//定义Shape的子类Circle
public class Circle extends Shape
{
//实现画图方法
public void draw(Canvas c)
{
System.out.println("在画布"+c+"上画一个圆")
}
}
//定义Shape的子类Rectangle
public class Rectangle extends Shape
{
//实现画图方法
public void draw(Canvas c)
{
System.out.println("在画布"+c+"上画一个矩形")
}
}
public class Canvas
{
//同时在画布上绘制多个形状，使用被限制的泛型通配符
public void drawAll(List<? extends Shape> shapes)
{
for(Shape s : shapes)
{
s.draw(this);
}
}
}
设定类型形参的上限
设定类型形参的上限时，要么传给类型形参的类型是上限类型，要么是上限类型的子类
public class Apple<T extends Number>
{
T col;
public static void main(String[] args)
{
Apple<Integer> a1=new Apple<>();
Apple<Double> a2=new Apple<>();
//下面代码将会引发编译异常，因为String不是Number的子类型
Apple<String> as=new Apple<>();
}
}
程序需要为类型形参设定多个上限（至多有一个父类上限，可以有多个接口上限）
public class Apple<T extends Number & java.io.Serializable>
{
.......
}
三、泛型方法
定义泛型方法
public class GenericMethodTest {
//声明一个泛型方法，该方法中带一个T类型形参
static <T> void fromArrayToCollection(T[] a,Collection<T> c)
{
for(T o:a)
{
c.add(o);
}
}
public static void main(String[] args) {
Object[] oa=new Object[100];
Collection<Object> co=new ArrayList<>();
//下面代码中T代表Object类型
fromArrayToCollection(oa, co);
String[] sa=new String[100];
Collection<String> cs=new ArrayList<>();
//下面代码中T代表String类型
fromArrayToCollection(sa, cs);
//下面代码中T代表Object类型
fromArrayToCollection(sa, co);
Integer[] ia=new Integer[100];
Float[] fa=new Float[100];
Number[] na=new Number[100];
Collection<Number> cn=new ArrayList<>();
//下面代码中T代表Number类型
fromArrayToCollection(ia, cn);
fromArrayToCollection(fa, cn);
fromArrayToCollection(na, cn);
//下面将出现编译错误因为Number既不是String类型，也不是String的子类
//fromArrayToCollection(na, cs);
}
}
在方法中一个类型形参是另一个类型形参的子类时，可以使用如Collection<? extends T>的语法
public class RightTest
{
//声明一个泛型方法，两个形参存在继承关系时，只需要提供一个T形参
static <T> void test(Collection<? extends T> from,Collection<T> to)
{
for(T ele : from)
{
to.add(ele);
}
}
public static void main(String[] args)
{
List<Object> ao=new ArrayList<>();
List<String> as=new ArrayList<>();
//调用方法
test(as,ao);
}
}
泛型方法和类型通配符的区别
//类型通配符方式
public interface Collection<E>
{
<T> boolean containsAll(Collection<T> c);
<T extends E> boolean addAll(Collection<T> c);
}
//泛型方法
public interface Collection<E>
{
boolean containsAll(Collection<?> c);
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
}
如果某方法中一个形参（a）的类型或返回值的类型依赖于另一个形参（b）的类型，则形参（b）的类型声明不应该使用通配符------因为形参（a）或返回值的类型依赖于形参（b）的类型，如果形参（b）的类型无法确定，程序就无法定义形参（a）的类型，在这种情况下只能考虑使用在方法签名中声明类型形参------泛型方法。
Java 7 的“菱形”语法与泛型构造器
泛型构造器
class Foo
{
public <T> Foo(T t)
{
System.out.println(t);
}
}
public class GenericConstructor
{
public static void main(Stringp[] args)
{
//泛型方法中的T参数是String
new Foo("张三");
//泛型方法中的T参数是Integer
new Foo(10);
//显示指定泛型构造器的T参数是String类型
//传给构造器的实参也是String类型
new <String> Foo("张三");
//下面语句将出现编译错误
new <String> Foo(10);
}
}
菱形语法
class Foo<E>
{
public <T> Foo(T t)
{
System.out.println(t);
}
}
public class GenericConstructor
{
public static void main(Stringp[] args)
{
//Foo类声明中的E形参是String类型
//泛型方法中的T参数是Integer类型
Foo<String> f1=new Foo<>(10);
//显示指定泛型构造器中声明的T形参是Integer类型
Foo<String> f2=new <Integer> Foo<String>(5);
//如果显示指定泛型构造器中声明的T形参是Integer类型
//就不能使用菱形语法，下面语句错误
//Foo<String> f3=new <Integer> Foo<>(5);
}
}
设定通配符下限
<? extends Type>，这个通配符表示他必须是Type本身，或是其父类
实现集合复制：
public class MyUtil
{
//下面dest集合元素的类型必须与src集合元素的类型相同，或是其父类
public static <T> T copy(Collection<? super T> dest,Collection<T> src)
{
T last=null;
for(T ele : src)
{
last=ele;
dest.add(ele);
}
return last;
}
public static void main(String[] args)
{
List<Number> ln=new ArrayList<>();
List<Integer> li=new ArrayList<>();
li.add(5);
//此处可以确保最后一个被复制的类型是Integet类型
Integer last=copy(ln,lu);
System.out.println(ln);
}
}
四、擦除和转换
当把一个具有泛型信息的对象赋给一个没有泛型信息量的变量是，所有在尖括号之间的类型信息都将被扔掉。
class Apple<T extends Number>
{
T size;
public Apple()
{}
public Apple(T size)
{
this.size=size;
}
public void setSize(T size)
{
this.size=size;
}
public T getSize()
{
return this.size;
}
}
public class ErasureTest
{
public static void main(String[] args)
{
Apple<Integer> a=new Apple<>(6);
//a的getSize()方法返回Integer对象
Integer as=a.getSize();
//把a对象赋给Apple对象，丢失尖括号里的类型信息
Apple b=a;
//b只知道size类型是Number
Number size1=b.getSize();
//下面语句将发生编译错误
//Integet size2=b.getSize();
}
}
擦除
public class ErasureTest2
{
public static void main(String[] args)
{
List<Integer> li=new ArrayList<>();
li.add(5);
li.add(6);
List list=li;
//下面代码引起警告，编译、运行时完全正常
List<String> ls=list;
//但是要访问集合里面的元素就会发生运行时异常
System.out.println(ls.get(0));
}
}
上面的类转换成下面的类：
public class ErasureTest2
{
public static void main(String[] args)
{
List<Integer> li=new ArrayList<>();
li.add(5);
li.add(6);
System.out.println((String)li.get(0));
}
}
五、泛型与数组
Java允许创建无上限的通配符泛型数组：
List<?>[] lsa=new ArrayList<?>[10];
Object[] oa=lsa;
List<Integer> li=new ArrayList<Integer>();
li.add(new Integer(3));
oa[1]=li;
//下面代码将引发异常
String s=(String)lsa[1].get(0);
上面代码修改成如下代码
List<?>[] lsa=new ArrayList<?>[10];
Object[] oa=lsa;
List<Integer> li=new ArrayList<Integer>();
li.add(new Integer(3));
oa[1]=li;
Object s=lsa[1].get(0);
if(s instanceof String)
{
//下面代码安全
String s=(String)s;
}
