Java 泛型 泛型方法 泛型类 java中泛型的理解

Java泛型简要概述_1

• 泛型是什么？
• 使用泛型的优势
• Java泛型方法
• Java泛型类
• 泛型接口
• Java泛型通配符

• 常用通配符 T, E, K, V
• ? 无界通配符
• 上界通配符<? extend T>
• 下界通配符<? super T>
• PECS原则

• 类型擦除
• 参考：

周末休息，学习一下Java泛型，结合别人的文章，做一些简要的总结。

泛型是什么？

泛型是指将类型由原来的具体类型参数化，在调用时传入具体的类型，类似于方法中的形参。

泛型的本质是为了参数化类型（在不创建新的类型的情况下，通过泛型指定的不同类型来控制形参具体限制的类型）。也就是说在泛型使用过程中，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、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

下面是一个我们比较常用到的泛型例子：

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

使用泛型的优势

1. 提高代码的复用性
   使用泛型，我们可以只编写一次类/方法/接口，可用于所需要的任何类型
2. 保证了类型安全性
   泛型可以约束数据的类型，保证了类型的安全性

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        List students = new ArrayList();

        students.add("Adam");
        students.add("Bob");
        students.add(10);

        String s1 = (String) students.get(0);
        String s2 = (String) students.get(1);

        String s3 = (String) students.get(2);
    }
}

输出：

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
	at Test.main(Test.java:36)

我们创建了一个可以添加任意类型的List，我们首先先向里面添加String类型的对象，再向里面添加Integer类型对象，此时编译器可以通过，但当我们对List进行检索时，会发生运行时错误。

如何解决这个问题？

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        List<String> students = new ArrayList<String>();

        students.add("Adam");
        students.add("Bob");
        // 编译不通过
        students.add(10);

        String s1 = students.get(0);
        String s2 = students.get(1);
        String s3 = students.get(2);
    }
}

此时我们建立了一个指定具体类型的List，向里面添加Integer对象时，编译会报错。

3. 不需要单独的类型转换
   参照上面的代码，如果不使用泛型的话，我们从List中检索数据时，要进行类型转换String s1 = (String) students.get(0);；如果使用泛型的话，就不用这一步String s1 = students.get(0);。

Java泛型方法

泛型方法既可以存在于泛型类中，也可以存在于普通的类中。如果使用泛型方法可以解决问题，那么应该尽量使用泛型方法。

public class GenericTest {
   public class Generic<T>{     
        private T key;

        public Generic(T key) {
            this.key = key;
        }

        //我想说的其实是这个，虽然在方法中使用了泛型，但是这并不是一个泛型方法。
        //这只是类中一个普通的成员方法，只不过他的返回值是在声明泛型类已经声明过的泛型。
        //所以在这个方法中才可以继续使用 T 这个泛型。
        public T getKey(){
            return key;
        }

        /**
         * 这个方法显然是有问题的，在编译器会给我们提示这样的错误信息"cannot reslove symbol E"
         * 因为在类的声明中并未声明泛型E，所以在使用E做形参和返回值类型时，编译器会无法识别。
        public E setKey(E key){
             this.key = keu
        }
        */
    }

    /** 
     * 这才是一个真正的泛型方法。
     * 首先在public与返回值之间的<T>必不可少，这表明这是一个泛型方法，并且声明了一个泛型T
     * 这个T可以出现在这个泛型方法的任意位置.
     * 泛型的数量也可以为任意多个 
     *    如：public <T,K> K showKeyName(Generic<T> container){
     *        ...
     *        }
     */
    public <T> T showKeyName(Generic<T> container){
        System.out.println("container key :" + container.getKey());
        //当然这个例子举的不太合适，只是为了说明泛型方法的特性。
        T test = container.getKey();
        return test;
    }

    //这也不是一个泛型方法，这就是一个普通的方法，只是使用了Generic<Number>这个泛型类做形参而已。
    public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }

    //这也不是一个泛型方法，这也是一个普通的方法，只不过使用了泛型通配符?
    //同时这也印证了泛型通配符章节所描述的，?是一种类型实参，可以看做为Number等所有类的父类
    public void showKeyValue2(Generic<?> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }

     /**
     * 这个方法是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'E' "
     * 虽然我们声明了<T>,也表明了这是一个可以处理泛型的类型的泛型方法。
     * 但是只声明了泛型类型T，并未声明泛型类型E，因此编译器并不知道该如何处理E这个类型。
    public <T> T showKeyName(Generic<E> container){
        ...
    }  
    */

    /**
     * 这个方法也是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'T' "
     * 对于编译器来说T这个类型并未项目中声明过，因此编译也不知道该如何编译这个类。
     * 所以这也不是一个正确的泛型方法声明。
    public void showkey(T genericObj){

    }
    */

    public static void main(String[] args) {


    }
}

Java泛型类

泛型类型用于类的定义中，被称为泛型类。通过泛型可以完成对一组类的操作对外开放相同的接口。最典型的就是各种容器类，如：List、Set、Map。

//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;
    }
}

泛型类定义时只需要在类名后面加上类型参数即可，当然你也可以添加多个参数，类似于<K,V>,<T,E,K>等。这样我们就可以在类里面使用定义的类型参数。
泛型类最常用的使用场景就是“元组”的使用。我们知道方法return返回值只能返回单个对象。如果我们定义一个泛型类，定义2个甚至3个类型参数，这样我们return对象的时候，构建这样一个“元组”数据，通过泛型传入多个对象，这样我们就可以一次性方法多个数据了。

泛型接口

泛型接口与泛型类的定义及使用基本相同。泛型接口常被用在各种类的生产器中 。

//定义一个泛型接口
public interface Generator<T> {
    public T next();
}

当实现泛型接口的类，未传入泛型实参时：

/**
 * 未传入泛型实参时，与泛型类的定义相同，在声明类的时候，需将泛型的声明也一起加到类中
 * 即：class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
 * 如果不声明泛型，如：class FruitGenerator implements Generator<T>，编译器会报错："Unknown class"
 */
class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
    @Override
    public T next() {
        return null;
    }
}1234567891011

当实现泛型接口的类，传入泛型实参时：

/**
 * 传入泛型实参时：
 * 定义一个生产器实现这个接口,虽然我们只创建了一个泛型接口Generator<T>
 * 但是我们可以为T传入无数个实参，形成无数种类型的Generator接口。
 * 在实现类实现泛型接口时，如已将泛型类型传入实参类型，则所有使用泛型的地方都要替换成传入的实参类型
 * 即：Generator<T>，public T next();中的的T都要替换成传入的String类型。
 */
public class FruitGenerator implements Generator<String> {

    private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};

    @Override
    public String next() {
        Random rand = new Random();
        return fruits[rand.nextInt(3)];
    }
}

Java泛型通配符

通配符之间没有什么本质区别，只不过是编码时的一种约定俗成的东西。

常用通配符 T, E, K, V

T: 表示一个具体的java类型

E: 表示元素（Element）

K, V: 表示Java键值对中的key和value

? 无界通配符

使用形式<?>，表示可以持有任何类型，没有限制。

这里有人会有疑问，那List<?> list和List list有什么区别呢？

List<?> list表示该list是持有某种特定类型的list，但不知道是哪一种类型，我们就不能向list中添加任何对象，这是不安全的；而List list表示该list持有的是Object类型的list，可以向里面添加任何类型的对象，只不过编译器会有警告信息。

上界通配符<? extend T>

用 extends 关键字声明，表示参数化的类型可能是所指定的类型 T，或者是此类型的子类。

下界通配符<? super T>

表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的父类型，直至 Object。

PECS原则

上界<? extends T>不能往里存，只能往外取，适合频繁往外面读取内容的场景。

下界<? super T>不影响往里存，但往外取只能放在Object对象里，适合经常往里面插入数据的场景。

关于通配符这一块介绍的不是很详细，可参照这篇文章：深入理解Java泛型

类型擦除

Java中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的。在生成的Java字节代码中是不包含泛型中的类型信息的。使用泛型的时候加上的类型参数，会被编译器在编译的时候去掉。这个过程就称为类型擦除。如在代码中定义的List<Object>和List<String>等类型，在编译之后都会变成List。JVM看到的只是List，而由泛型附加的类型信息对JVM来说是不可见的。

类型擦除的基本过程也比较简单，首先是找到用来替换类型参数的具体类。这个具体类一般是Object。如果指定了类型参数的上界的话，则使用这个上界。把代码中的类型参数都替换成具体的类。

以上是关于Java泛型的一些总结，如果文中有任何错误或者欠妥的地方，还望指正。

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