java泛型小结

一.泛型出现的需求

首先，我们看下下面这段简短的代码:

 1 public class Test {

 2

 3     public static void main(String[] args) {

 4         List list= new ArrayList();

 5        list.add("jinjin");

 6        list.add("Lucas");

 7        list.add(100);

 8

 9         for (int i = 0; i < list.size(); i++) {

10             String name = (String)list.get(i); // 1

11            System.out.println("name:" + name);

12         }

13     }

14

在List类型集合中分别加入两个String类型和一个Interger类型，这是允许的。此时list默认的类型为 Object类型，在之后的循环中，由于java忘记了之前在list中也加入了Integer类型的值，会经常出现类似于//1中的错误。因为编译阶段正常，而运行时会出“java.lang.ClassCastException”异常: 是指类型转换出错，因此，此类错误编码过程中不易被发现。

分析上面代码：

1.将一个对象放入集合中，集合不会记住对象的类型。当再从集合中取出对象时，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。

在以上的情景下，使用泛型，就可以使得集合能够记住集合内的元素类型，从而避免“java.lang.ClassCastException”异常。

二.泛型是什么？

泛型，即“参数化类型”。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，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）。

上面的例子用泛型的写法：

 1 public class Test {

 2

 3     public static void main(String[] args) {

 4         /*

 5         List list = new ArrayList();

 6         list.add("jinjin");

 7         list.add("Lucas");

 8         list.add(100);

 9         */

10

11         List<String> list = new ArrayList<String>();

12         list.add("jinjin");

13         list.add("Lucas");

14         //list.add(100);   // 1  提示编译错误

15

16         for (int i = 0; i < list.size(); i++) {

17             String name = list.get(i); // 2

18            System.out.println("name:" + name);

19         }

20     }

21

   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<String>限定了list集合中只能含有String类型的元素，从而在//2处无须进行强制类型转换，因为此时，集合能够记住元素的类型信息，编译器已经能够确认它是String类型了。

结合上面的泛型定义，我们知道在List<String>中，String是类型实参，也就是说，相应的List接口中肯定含有类型形参。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）。下面看看List接口的的具体定义：

 1 public interface List<E> extendsCollection<E> {

 2

 3     int size();

 4

 5     boolean isEmpty();

 6

 7     boolean contains(Object o);

 8

 9    Iterator<E> iterator();

10

11     Object[]toArray();

12

13     <T> T[]toArray(T[] a);

14

15     boolean add(E e);

16

17     boolean remove(Object o);

18

19     booleancontainsAll(Collection<?> c);

20

21     booleanaddAll(Collection<? extends E> c);

22

23     booleanaddAll(int index, Collection<? extends E> c);

24

25     booleanremoveAll(Collection<?> c);

26

27     booleanretainAll(Collection<?> c);

28

29     void clear();

30

31     boolean equals(Object o);

32

33     int hashCode();

34

35     E get(int index);

36

37     E set(int index, E element);

38

39     void add(int index, E element);

40

41     E remove(int index);

42

43     int indexOf(Object o);

44

45     int lastIndexOf(Object o);

46

47     ListIterator<E> listIterator();

48

49     ListIterator<E> listIterator(int index);

50

51     List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);

52

在List接口中采用泛型化定义之后，<E>中的E表示类型形参，可以接收具体的类型实参，并且此接口定义中，凡是出现E的地方均表示相同的接受自外部的类型实参。

自然的，ArrayList作为List接口的实现类，其定义形式是：

 1 public class ArrayList<E> extendsAbstractList<E>

 2         implements List<E>,RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {

 3    

 4     public boolean add(E e) {

 5        ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!

 6        elementData[size++] = e;

 7         return true;

 8     }

 9    

10     public Eget(int index) {

11         rangeCheck(index);

12    

13         returnArrayList.this.elementData(offset + index);

14     }

15

16     //...省略掉其他具体的定义过程

17

18

由此，从源代码角度我们知道为什么//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

接口、类和方法，都可以使用泛型定义。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。我们看一个最简单的泛型类和方法定义：

 1 public class Test {

 2

 3     public static void main(String[] args) {

 4

 5        Box<String> name = newBox<String>("jinjin");

 6        System.out.println("name:" +name.getData());

 7     }

 8

 9 }

10

11 class Box<T> {

12

13     private T data;

14

15     public Box() {

16

17     }

18

19     public Box(T data) {

20         this.data= data;

21     }

22

23     public T getData() {

24         return data;

25     }

26

27

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？

 1 public class Test {

 2

 3     public static void main(String[] args) {

 4

 5        Box<String> name = newBox<String>("jinjin");

 6        Box<Integer> age = newBox<Integer>(100);

 7

 8        System.out.println("name class:" + name.getClass());     

 9        System.out.println("age class:" + age.getClass());       

10         System.out.println(name.getClass() ==age.getClass());    // true;here

12     }

14

上面代码中，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<Number>和Box<Integer>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<Number>和Box<Integer>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:

 1 public class Test {

 2

 3     public static void main(String[] args) {

 4

 5        Box<Number> name = newBox<Number>(100);

 6        Box<Integer> age = newBox<Integer>(200);

 7

 8         getData(name);

 9        

10         //The methodgetData(Box<Number>) in the type Test is

11         //notapplicable for the arguments (Box<Integer>)

12         getData(age);   // 1

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14     }

15

16     public static voidgetData(Box<Number> data){

17         System.out.println("data :"+ data.getData());

18     }

19

20

我 们发现，在代码//1处出现了错误提示信息：The methodgetData(Box<Number>) in the t ype Test is not applicable for thearguments (Box<Integer>)。显然，通过提示信息，我们知道Box<Number>在逻辑上不能视为 Box<Integer>的父类。那么，原因何在呢？

 1 public class Test {

 2

 3     public static void main(String[] args) {

 4

 5        Box<Integer> a = newBox<Integer>(111);

 6        Box<Number> b = a;  // 1

 7        Box<Float> f = newBox<Float>(1.12f);

 8        b.setData(f);        // 2

 9

10     }

11

12     public static voidgetData(Box<Number> data) {

13         System.out.println("data :"+ data.getData());

14     }

15

16 }

17

18 class Box<T> {

19

20     private T data;

21

22     public Box() {

23

24     }

25

26     public Box(T data) {

27         setData(data);

28     }

29

30     public T getData() {

31         return data;

32     }

33

34     public void setData(T data) {

35         this.data= data;

36     }

37

38

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<Number>在逻辑上可以视为Box<Integer>的父类，那么//1和//2处将不会有错误提示了，那么问题 就出来了，通过getData()方法取出数据时到底是什么类型呢？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<Number>不能视为Box<Integer>的父类。

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<Integer>和Box<Number>的父类的一个引用类型，由此，类型通配符应运而生。

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<?>在逻辑上是Box<Integer>、 Box<Number>...等所有Box<具体类型实参>的父类。由此，我们依然可以定义泛型方法，来完成此类需求。

 1 public class Test {

 2

 3     public static void main(String[] args) {

 4

 5         Box<String>name = new Box<String>("jinjin");

 6        Box<Integer> age = newBox<Integer>(712);

 7        Box<Number> number = newBox<Number>(314);

 8

 9         getData(name);

10         getData(age);

11         getData(number);

12     }

13

14     public static voidgetData(Box<?> data) {

15         System.out.println("data :"+ data.getData());

16     }

17

18

五.类型通配符上下限

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。

 1 public class Test {

 2

 3     public static void main(String[] args) {

 4

 5        Box<String> name = newBox<String>("jinjin");

 6        Box<Integer> age = newBox<Integer>(100);

 7        Box<Number> number = newBox<Number>(200);

 8

 9         getData(name);

10         getData(age);

11         getData(number);

12

13         //getUpperNumberData(name);// 1

14         getUpperNumberData(age);    // 2

15         getUpperNumberData(number); // 3

16     }

17

18     public static voidgetData(Box<?> data) {

19         System.out.println("data :"+ data.getData());

20     }

21

22     public static voidgetUpperNumberData(Box<? extends Number> data){

23         System.out.println("data :"+ data.getData());

24     }

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26

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<? extends Number>形式定义，相对应的，类型通配符下限为Box<? super Number>形式，其含义与类型通配符上限正好相反。

因为泛型是初始化的时候才确定数据的类型，而接受这个对象或对象的这个属性的方法确是固定的，所以需要对传入这个方法的这些个属性的类型进行判断和限制，不然，一个只能出来Integer类型的方法如果传入了String类型，这个方法执行的过程中就会出现错误。如果这个方法可以处理任何类型的数据，就可以使用通配符“ ？”来进行接收。

范例1：

[java] ​​view plain​​​​copy​​​​print​​​​?​​

1. package haizhu.com;  
2.   
3. class Student<T>{  
4.     private T name;  
5.     public T getName() {  
6.         return name;  
7.     }  
8.     public void setName(T name) {  
9.         this.name = name;  
10.     }  
11. }  
12.   
13. public class GenericDemo01 {  
14.     public static void function(Student<?> s){                //使用“ ？”表示这个方法可以接收T对应的属性可以是任何数据类型  
15.         System.out.println("姓名是："+s.getName());  
16.     }  
17.     public static void main(String[] args) {  
18.         Student<String> s = new Student<String>();  
19.         s.setName("Haizhu");  
20.         function(s);  
21.     }  
22. } 

泛型上限和下限 ：

但是一般的时候，有些方法只能处理一部分数据类型，这时候就可以使用上限和下限来确定这个范围，格式如下：

泛型上限：

[java] ​​view plain​​​​copy​​​​print​​​​?​​

1. <? extends 类>  

范例2：

[html] ​​view plain​​​​copy​​​​print​​​​?​​

1. public static void function(Student<? extends Number> s){  
2.     System.out.println("姓名是："+s.getName());  
3. }  

表示只能接收Number这个类以及这个类的子类的数据类型。（extends表继承，就是这个类下面的东西）

泛型下限：

[html] ​​view plain​​​​copy​​​​print​​​​?​​

1. <? super 类>  

范例3：

[java] ​​view plain​​​​copy​​​​print​​​​?​​

1. public static void function(Student<? super Number> s){  
2.     System.out.println("姓名是："+s.getName());  
3. }  

表示只能接收Number这个类以及这个类的父类的数据类型。（super表父类，超过这个类的东西）

六.Tips

七.总结

泛型多用于集合中。其实，在实际的编程过程中，可以使用泛型去简化开发，且能很好地保证代码质量。并且有一点，Java中没有所谓的泛型数组一说。

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