一、概述
泛型是Java SE 1.5的新特性,泛型的本质是参数化类型,也就是说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,分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。 Java语言引入泛型的好处是安全简单。
在Java SE 1.5之前,没有泛型的情况的下,通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”,“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换,而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况,编译器可能不提示错误,在运行的时候才出现异常,这是一个安全隐患。
泛型的好处是在编译的时候检查类型安全,并且所有的强制转换都是自动和隐式的,以提高代码的重用率。
二、泛型的规则限制
- 泛型的类型参数只能是类类型(包括自定义类),不能是简单类型。
- 同一种泛型可以对应多个版本(因为参数类型是不确定的),不同版本的泛型类实例是不兼容的。
- 泛型的类型参数可以有多个。
- 泛型的参数类型可以使用extends语句,例如。习惯上称为“有界类型”。
- 泛型的参数类型还可以是通配符类型。例如Class<?> classType = Class.forName(“java.lang.String”);
三、具体例子
下面给出两个简单的例子,实现同样的功能,一个使用了泛型,一个没有使用泛型。
例子一:使用了泛型
public class Gen<T> {
private T t;
public Gen(T t){
this.t = t;
}
public T getT() {
return t;
}
public void setT(T t) {
this.t = t;
}
public void showType(){
System.out.println("T的实际类型是:" + t.getClass().getName());
}
public static void main(String[] args) {
Gen<Integer> gen = new Gen<Integer>(1);
gen.showType();
int i = gen.getT();
System.out.println(" value = " + i);
System.out.println(" ====================== ");
//定义泛型类Gen的一个String的版本
Gen<String>strObj = new Gen<String>("Hello Gen!");
strObj.showType();
String s = strObj.getT();
System.out.println(" value = " + s);
}
}
例子二:没有使用泛型
public class Gen2 {
// 定义一个通用类型成员
private Object obj;
public Gen2(Object obj) {
this.obj = obj;
}
public Object getObj() {
return obj;
}
public void setObj(Object obj) {
this.obj = obj;
}
public void showType() {
System.out.println("T的实际类型是: " + obj.getClass().getName());
}
public static void main(String[] args) {
// 定义类Gen2的一个Integer版本
Gen2 intObj = new Gen2(2);
intObj.showType();
int i = (Integer) intObj.getObj();
System.out.println(" value = " + i);
System.out.println(" ====================== ");
// 定义类Gen2的一个String版本
Gen2 strOb = new Gen2("Hello Gen!");
strOb.showType();
String s = (String) strOb.getObj();
System.out.println(" value= " + s);
}
}
四、深入泛型
在Java 5之前,为了让类有通用性,往往将参数类型、返回类型设置为Object类型,当获取这些返回类型来使用时候,必须将其“强制”转换为原有的类型或者接口,然后才可以调用对象上的方法。
泛型和使用“Object泛型”方式实现结果的完全一样,但是简单多了,因为不需要强制类型转换。
泛型类语法:
使用来声明一个类型持有者名称,然后就可以把T当作一个类型代表来声明成员、参数和返回值类型。当然T仅仅是个名字,这个名字可以自行定义。
class GenericsFoo 声明了一个泛型类,这个T没有任何限制,实际上相当于Object类型,实际上相当于 class GenericsFoo。
与Object泛型类相比,使用泛型所定义的类在声明和构造实例的时候,可以使用“<实际类型>”来一并指定泛型类型持有者的真实类型。例如:
GenericsFoo<Double> douFoo=new GenericsFoo<Double>(new Double("33"));
当然,也可以在构造对象的时候不使用尖括号指定泛型类型的真实类型,但是你在使用该对象的时候,就需要强制转换了。比如:
GenericsFoo douFoo=new GenericsFoo(new Double("33"));
实际上,当构造对象时不指定类型信息的时候,默认会使用Object类型,这也是要强制转换的原因。
五、高级应用
限制泛型
在上面的例子中,由于没有限制class GenericsFoo类型持有者T的范围,实际上这里的限定类型相当于Object,这和“Object泛型”实质是一样的。限制比如我们要限制T为集合接口类型。只需要这么做:
class GenericsFoo,这样类中的泛型T只能是Collection接口的实现类,传入非Collection接口编译会出错。
多接口限制
虽然Java泛型简单的用 extends 统一的表示了原有的 extends 和 implements 的概念,但仍要遵循应用的体系,Java 只能继承一个类,但可以实现多个接口,所以你的某个类型需要用 extends 限定,且有多种类型的时候,只能存在一个是类,并且类写在第一位,接口列在后面,也就是:
(泛型方法的类型限定)
<T extends SomeClass & interface1 & interface2 & interface3>
(泛型类中类型参数的限制)
public class Demo<T extends Comparable & Serializable> {
// T类型就可以用Comparable声明的方法和Seriablizable所拥有的特性了
}
通配符泛型
为了解决类型被限制死了不能动态根据实例来确定的缺点,引入了“通配符泛型”,针对上面的例子,使用通配泛型格式为<? extends Collection>,“?”代表未知类型,这个类型是实现Collection接口。
注意:
- 如果只指定了<?>,而没有extends,则默认是允许Object及其下的任何Java类了。也就是任意类。
- 通配符泛型不单可以向下限制,如<? extends Collection>,还可以向上限制,如<? super Double>,表示类型只能接受Double及其上层父类类型,如Number、Object类型的实例。
- 泛型类定义可以有多个泛型参数,中间用逗号隔开,还可以定义泛型接口,泛型方法。这些都与泛型类中泛型的使用规则类似。
六、泛型方法
是否拥有泛型方法,与其所在的类是否泛型没有关系。要定义泛型方法,只需将泛型参数列表置于返回值前。如:
public class GenericMethod {
public <T> void print(T x) {
System.out.println(x.getClass().getName());
}
public static void main(String[] args) {
GenericMethod method = new GenericMethod();
method.print(" ");
method.print(10);
method.print('a');
method.print(method);
}
}
需要注意的是,一个static方法,无法访问泛型类的类型参数,所以,若要static方法需要使用泛型能力,必须使其成为泛型方法。
泛型的好处如:
- 开始版本
public void write(Integer i, Integer[] ia);
public void write(Double d, Double[] da);
- 泛型版本
public <T> void write(T t, T[] ta);
简便了代码
七、定义泛型
7.1定义在类后面
紧跟类名后面
public class TestClassDefine<T, S extends T>{......}
定义泛型 T, S, 且S 继承 T
7.2定义在方法装饰符后面
紧跟修饰符后面(public)
public <T, S extends T> T testGenericMethodDefine(T t, S s){......}
定义泛型 T, S, 且S 继承 T
八、实例化泛型
8.1实例化定义在类上的泛型
第一声明类变量或者实例化时。例如
List<String> list;
list = new ArrayList<String>;
第二继承类或者实现接口时。例如
public class MyList<E> extends ArrayList<E> implements List<E> {...}
8.2实例化定义方法上的泛型
当调用范型方法时,编译器自动对类型参数(泛型)进行赋值,当不能成功赋值时报编译错误。
九、通配符(?)
上面有泛型的定义和赋值;当在赋值的时候,上面一节说赋值的都是为具体类型,当赋值的类型不确定的时候,我们用通配符(?)代替了:
List<?> unknownList;
List<? extends Number> unknownNumberList;
List<? super Integer> unknownBaseLineIntgerList;
十、泛型方法VS类型通配符(两者可以混用):
1)你会发现所有能用类型通配符(?)解决的问题都能用泛型方法解决,并且泛型方法可以解决的更好:
最典型的一个例子就是:
a. 类型通配符:void func(List<? extends A> list);
b. 完全可以用泛型方法完美解决:<T extends A> void func(List<T> list);
上面两种方法可以达到相同的效果(?可以代表范围内任意类型,而T也可以传入范围内的任意类型实参),并且泛型方法更进一步,?泛型对象是只读的,而泛型方法里的泛型对象是可修改的,即List<T> list中的list是可修改的!!
2) 要说两者最明显的区别就是:
i. ?泛型对象是只读的,不可修改,因为?类型是不确定的,可以代表范围内任意类型;
ii. 而泛型方法中的泛型参数对象是可修改的,因为类型参数T是确定的(在调用方法时确定),因为T可以用范围内任意类型指定;
注意,前者是代表,后者是指定,指定就是确定的意思,而代表却不知道代表谁,可以代表范围内所有类型;
3) 这样好像说的通配符?一无是处,但是并不是这样,Java设计类型通配符?是有道理的,首先一个最明显的优点就是?的书写要比泛型方法简洁,无需先声明类型参数,其次它们有各自的应用场景:
i. 一般只读就用?,要修改就用泛型方法,例如一个进行修改的典型的泛型方法的例子:
public <T> void func(List<T> list, T t) {
list.add(t);
}
ii. 在多个参数、返回值之间存在类型依赖关系就应该使用泛型方法,否则就应该是通配符?:
具体讲就是,如果一个方法的返回值、某些参数的类型依赖另一个参数的类型就应该使用泛型方法,因为被依赖的类型如果是不确定的?,那么其他元素就无法依赖它),例如:<T> void func(List<? extends T> list, T t); 即第一个参数依赖第二个参数的类型(第一个参数list的类型参数必须是第二个参数的类型或者其子类);
可以看到,Java支持泛型方法和?混用;
这个方法也可以写成:<T, E extends T> void func(List<E> list, T t); // 明显意义是一样的,只不过这个list可以修改,而上一个list无法修改
总之就是一旦返回值、形参之间存在类型依赖关系就只能使用泛型方法;
否则就应该使用? ;
4) 对泛型方法的类型参数进行规约:即有时候可能不必使用泛型方法的地方你不小心麻烦地写成了泛型方法,而此时你可以将其规约成使用?的最简形式
i. 总结地来讲就是一句话:只出现一次 & 对它没有任何依赖
ii. 例如:<T, E extends T> void func(List<T> l1, List<E> l2); // 这里E只在形参中出现了一次(类型参数声明不算),并且没有任何其他东西(方法形参、返回值)依赖它,那么就可以把E规约成?
!!最终规约的结果就是:<T> void func(List<T> l1, List<? extends T> l2);
5) 一个最典型的应用就是容器赋值方法(Java的API):public static <T> void Collections.copy(List<T> dest, List<? extends T> src) { ... }
!!从src拷贝到dest,那么dest最好是src的类型或者其父类,因为这样才能类型兼容,并且src只是读取,没必要做修改,因此使用?还可以强制避免你对src做不必要的修改,增加的安全性