【Java】泛型

今天我们学习一下泛型的有关知识 

目录

1. 什么是泛型

2.泛型

2.1语法

3.使用泛型类

3.1语法

3.2 示例

 4.裸类型

5.泛型是如何编译的 

5.1 擦除机制 

5.2 为什么不能实例化泛型类型数组

6.泛型的上界

7.泛型方法

8.通配符

9.包装类 

装箱和拆箱 

---

 

1. 什么是泛型

  一般的类和方法，只能使用具体的类型: 要么是基本类型，要么是自定义的类。

如果要编写可以应用于多种类型的代码，这种刻板的限制对代码的束缚就会很大。

----- 来源《Java编程思想》对泛型的介绍。

通俗讲，泛型：就是适用于许多许多类型。从代码上讲，就是对类型实现了参数化
 

2.泛型

实现一个类，类中包含一个数组成员，使得数组中可以存放任何类型的数据，也可以根据成员方法返回数组中某个下标的值？
思路：

我们用所有类的父类，Object类 来创建数组试试
代码示例
 

class MyArray {
    public Object[] array = new Object[10];
    public Object getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,Object val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,"hello");//字符串也可以存放
        //String ret = myArray.getPos(1);//编译报错
        String ret = (String) myArray.getPos(1);
        System.out.println(ret);
    }
}

问题：以上代码实现后 发现

• 任何类型数据都可以存放
• 1号下标本身就是字符串，但是编译报错。必须进行强制类型转换

思考：虽然在这种情况下，当前数组任何数据都可以存放，但是，更多情况下，我们还是希望他只能够持有一种数据类型。而不是同时持有这么多类型。

所以，我们引出泛型，泛型的主要目的：就是指定当前的容器，要持有什么类型的对象，让编译器去做检查。此时，就需要把类型，作为参数传递。需要什么类型，就传入什么类型。

2.1语法

class 泛型类名称<类型形参列表> {
   // 这里可以使用类型参数
}

class ClassName {

}

class 泛型类名称<类型形参列表> extends 继承类/* 这里可以使用类型参数 */ {
    // 这里可以使用类型参数
}

class ClassName extends ParentClass {
    // 可以只使用部分类型参数
}

 上述代码进行改写如下：

/**
 * ：占位符，代表当前类是一个泛型类
 * @param 
 */
class MyArray {
    public T[] array = (T[])new Object[10];//1
    
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 1. 指定当前类中，使用的类型是Integer类型
         * 2.泛型在编译期间做了2件事：存放元素的时候进行类型检查，取元素的时候进行类型转换
         * 3.<引用类型>
         */
        MyArray myArray = new MyArray<>();//2
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,12);
        Integer ret = myArray.getPos(1);//3
        System.out.println(ret);
        //MyArray myArray2 = new MyArray<>();//如果没有这句就报错
        myArray2.setVal(2,"bit");//4
    }
}

注：
1. 类名后的 代表占位符，表示当前类是一个泛型类

了解：

【规范】类型形参一般使用一个大写字母表示，常用的名称有：

• E 表示 Element
• K 表示 Key
• V 表示 Value
• N 表示 Number
• T 表示 Type

 

可以有多个 

 2. 注释1处，不能new泛型类型的数组

意味着：

T[] ts = new T[5];//是不对的

3. 注释2处，类型后加入 指定当前类型
4. 注释3处，不需要进行强制类型转换
5. 注释4处，代码编译报错，此时因为在注释2处指定类当前的类型，此时在注释4处，编译器会在存放元素的时候帮助我们进行类型检查。
 

3.使用泛型类 3.1语法

泛型类<类型实参> 变量名; // 定义一个泛型类引用
new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); // 实例化一个泛型类对象

3.2 示例

MyArray list = new MyArray();

注意：泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类！
 

当编译器可以根据上下文推导出类型实参时，可以省略类型实参的填写

MyArray list = new MyArray<>(); // 可以推导出实例化需要的类型实参为 String

 4.裸类型

裸类型是为了兼容老版本的 API 保留的机制 

裸类型是一个泛型类但没有带着类型实参，例如 MyArrayList 就是一个裸类型

MyArray list = new MyArray();

5.泛型是如何编译的
  5.1 擦除机制
 

那么，泛型到底是怎么编译的？

通过命令：javap -c 查看字节码文件，所有的T都是Object。
 

 

 在编译的过程当中，将所有的T替换为Object这种机制，我们称为：擦除机制

Java的泛型机制是在编译级别实现的。编译器生成的字节码在运行期间并不包含泛型的类型信息。
 

5.2 为什么不能实例化泛型类型数组

为什么报错？ 

 

class MyArray {
    public T[] array = (T[])new Object[10];
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
    public T[] getArray() {
        return array;
    }
}
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray1 = new MyArray<>();
        Integer[] strings = myArray1.getArray();
    }
/*
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;
at TestDemo.main(TestDemo.java:31)
*/

 原因：替换后的方法为：将Object[]分配给Integer[]引用，程序报错。

 

数组和泛型之间的一个重要区别是它们如何强制执行类型检查。

返回的Object数组里面，可能存放的是任何的数据类型，可能是String，运行的时
候，直接转给Intefer类型的数组，编译器认为是不安全的。
 

6.泛型的上界

在定义泛型类时，有时需要对传入的类型变量做一定的约束，可以通过类型边界来约束。
 

 

语法

class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {
   ...
}

 示例

public class MyArray {
    ...
}

 含义是：只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参

补充：如果没有指定上界， 可以视为 E extends Object

更复杂的一种情况

public class MyArray> {
     ...
}

 E必须是实现了Comparable接口的

7.泛型方法

方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表) { ... }

 特殊：如果是静态的泛型方法  需要在static后用<>声明泛型类型参数

class Util {
    //静态的泛型方法 需要在static后用<>声明泛型类型参数
    public static  void swap(E[] array, int i, int j) {
        E t = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = t;
    }
}

8.通配符

通配符的符号是一个 ？

 通配符是用来解决泛型无法协变的问题的

首先什么是协变呢？如果 Student 是 Person 的子类，那么 List 也应
该是 List 的子类。但是泛型是不支持这样的父子类关系的。

由于泛型 T 是确定的类型，一旦你传了我就定下来了，所以我们需要通配符，通配符更为灵活或者说是不确定，更多的是用于扩充参数的范围
 

public static void fun(Message temp){
   ...
}

 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定类型，所以无法修改

它只能获取，但不能修改 

在"?"的基础上又产生了两个子通配符：

• ? extends 类：设置泛型上限
• ? super 类：设置泛型下限

 

通配符上界

//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类

 通配符的上界，一般用来读取数据，不能写入数据

通配符下界

//代表 可以传入的实参的类型是Integer或者Integer的父类类型

9.包装类 

这个我们之前就已经接触过

基本数据类型对应的包装类型 

基本数据类型	包装类
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

装箱和拆箱 

 

        int a =10;
        Integer b = a;//自动装箱
        Integer c = Integer .valueOf(a);//手动装箱

        Integer d = 10;
        int e = d;//自动拆箱
        double f = b.doubleValue();//手动拆箱

 我们补充一个面试题