Java系列8 泛型

2019-03-18 本文已影响0人莫小归

参考:
Java泛型详解：https://www.jianshu.com/p/c8ee2cfa5b33
https://blog.csdn.net/s10461/article/details/53941091
反射与泛型：https://www.jianshu.com/p/b2430a9a8be7

一.概述

1.语法糖(Syntactic Sugar)

在计算机语言中添加某种语法，这种语法对语言的功能并没有影响，但更方便程序员使用
Java中常用的语法糖主要有泛型、变长参数、条件编译、自动拆装箱、内部类等
虚拟机并不支持语法糖，会在编译阶段解语法糖，将语法糖还原回基础的语法结构
泛型作为一种语法糖，可以在编译阶段完成一些类型转换工作，避免在运行时强制转换而出现ClassCastException(类型转换异常)

2.泛型的引入

JDK1.5之前没有泛型，通过引用Object实现参数的“任意化”
任意化带来的缺点是需要显式的强制类型转换，这种转换要求开发者预知实际参数类型
如果开发者进行错误的类型转换，编译器可能不会提示，但在运行时出现异常
JDK1.5通过引入泛型在编译时检查类型安全，并且自动和隐式进行强制类型转换，提高代码重用率

3.泛型出现后代码的变化

泛型出现前
1）List放置Object类型，任何对象类型都可以放置或取出
2）但对象放入集合时，集合不会记忆该对象类型，再次从集合取出该对象时，该对象类型为Object
3）这导致使用从集合取出的对象时需要强制类型转换，可能出现ClassCastException

public static void main(String[] args)
{
    List list = new ArrayList();
    list.add("123");
    list.add("456");
 
    System.out.println((String)list.get(0));
}

泛型出现后
通过菱形符限制对象类型，避免了对象类型丢失和强制类型转换

public static void main(String[] args)
{
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("123");
    list.add("456");
 
    System.out.println(list.get(0));
}

4.泛型的特点

泛型的本质是参数化数据类型，即将所操作的数据类型被指定为一个参数
这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别被称为泛型类、泛型接口和泛型方法
大型应用通过使用泛型可以显著提高代码重用率，降低程序的复杂度，为较大优化带来可能
使用泛型可以在编译时检查类型安全，并且自动和隐式进行强制类型转换
泛型不具备协变性，协变性将破坏泛型提供的类型安全
泛型只在编译阶段有效，编译后程序会擦除泛型的相关信息，成功编译后的class文件是不包含任何泛型信息的
考虑下述代码，因为编译后进行类型擦除，所以返回结果为true

Class c1=new ArrayList<Integer>().getClass();
Class c2=new ArrayList<String>().getClass();
System.out.println(c1==c2);      //true

二.泛型的应用

1.泛型类

在类定义中使用泛型的类
通过泛型可以完成对一组类的操作对外开放相同的接口，应用场景如容器类(List、Set、Map)
泛型类示例

//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型
public class Generic<T>{ 
    //key这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定  
    private T key;

    public Generic(T key) { //泛型构造方法形参key的类型也为T，T的类型由外部指定
        this.key = key;
    }

    public T getKey(){ //泛型方法getKey的返回值类型为T，T的类型由外部指定
        return key;
    }
}

调用泛型类注意，泛型类的类型参数不能是简单类型

//传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为Integer.
Generic<Integer> genericInteger = new Generic<>(123456);
//传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为String.
Generic<String> genericString = new Generic<>("key_vlaue");

Log.d("泛型测试","key is " + genericInteger.getKey());
Log.d("泛型测试","key is " + genericString.getKey());

2.泛型接口

在接口定义中使用泛型的接口
泛型接口示例

public interface List<E> extends Collection<E> {
   //在该接口里，E可以作为类型使用
   public E get(int index) {}
   public void add(E e) {} 
}

//定义类时指定了一个类型形参，该形参名为E
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>{
   //在该类里，E可以作为类型使用
   public void set(E e) {
   ...
   }
}

3.泛型方法

在方法声明时使用一个或多个类型形参
泛型方法定义格式

修饰符<T, S> 返回值类型 方法名（形参列表）｛
    方法体
 ｝

泛型方法示例

public class GenericMethodDemo {

    public <T> void f(T x)  {
        System.out.println(x.getClass().getName());
    }

    public static void main(String[] args) {
        GenericMethodDemo genericMethodDemo = new GenericMethodDemo();
        genericMethodDemo.f("String");
        genericMethodDemo.f('A');
        genericMethodDemo.f(123);
    }
}

三.类型通配符

1.通配符“?"

表示类型实参可以是任何一种类型
注意，与参数“T”不同，“T”表示未知类型，“?”表示任何一种类型
使用场景
待补充

2.带限通配符

上限通配符“? extends Shape”
"? extends Shape"代表的类型必须是Shape类本身或其子类

表示集合中的所有元素都是Shape类型或者其子类
List< ? extends Shape >

下限通配符“? super Circle”
“? super Circle”代表的类型必须是Circle类本身或其父类

它表示集合中的所有元素都是Circle类型或者其父类
List< ? super Circle >

四.泛型和反射

1.泛型和Class类

Class类允许使用泛型限制Class类。例如String.class类型实际上是Class<String>，如果Class对应的类型暂时未知，则使用Class<?>
在反射中使用泛型，可以避免对反射生成的对象进行强制类型转换
不使用泛型的工厂类如下：

public class ObjectFactory {
    public static Object getInstance(String name){
        try {
            //创建指定类对应的Class对象
            Class cls = Class.forName(name);
            //返回使用该Class对象创建的实例
            return cls.newInstance();
        } catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

生成实例后需要进行强制类型转换，若转换类型与实际类型不一致(下面第二行代码)，编译时不会警告，但运行时将抛出ClassCastException

//强制类型转换成功
Date date = (Date) ObjectFactory.getInstance("java.util.Date");
//类型不符，运行时抛出ClassCastException
String string = (String) ObjectFactory.getInstance("java.util.Date");

使用泛型在getInstance()方法中传入Class<T>参数，限制返回对象类型，避免强制转换

public class ObjectFactory {
    public static <T> T getInstance(Class<T> cls) {
        try {
            // 返回使用该Class对象创建的实例
            return cls.newInstance();
        } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

//通过String.class确定返回对象为String，避免强制类型转换
String instance = ObjectFactory.getInstance(String.class);

2.通过反射获取泛型信息

参考：https://www.jianshu.com/p/b2430a9a8be7

石上水潺潺，流入青溪去

Java系列8 泛型

一.概述

1.语法糖(Syntactic Sugar)

2.泛型的引入

3.泛型出现后代码的变化

4.泛型的特点

二.泛型的应用

1.泛型类

2.泛型接口

3.泛型方法

三.类型通配符

1.通配符“?"

2.带限通配符

四.泛型和反射

1.泛型和Class类

2.通过反射获取泛型信息

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