Java 泛型

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泛型在java中有很重要的地位,在面向对象编程及各种设计模式中有非常广泛的应用。

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。

泛型类的最基本写法:

//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;
    }
}

测试代码:

//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
//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<Integer>(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<String>("key_vlaue");
System.out.println("key is " + genericInteger.getKey());
System.out.println( "key is " + genericString.getKey());

运行结果:

key is 123456
key is key_vlaue

  • 泛型的类型参数只能是类类型,不能是简单类型。 不能对确切的泛型类型使用instanceof操作。
  • 如下面的操作是非法的,编译时会出错。
if(ex_num instanceof Generic<Number>){ }

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();
}

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;
    }
}

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)];
    }
}

泛型通配符

我们知道Ingeter是Number的一个子类,同时在特性章节中我们也验证过Generic与Generic实际上是相同的一种基本类型。那么问题来了,在使用Generic作为形参的方法中,能否使用Generic的实例传入呢?在逻辑上类似于Generic和Generic是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢?

为了弄清楚这个问题,我们使用Generic这个泛型类继续看下面的例子:

public static void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
    System.out.println("key value is " + obj.getKey());
}

//正确的调用
Generic<Number> gNumber = new Generic<Number>(456);
showKeyValue1(gNumber);
//编译器报错
Generic<Integer> gInteger = new Generic<Integer>(123);
showKeyValue1(gInteger);

通过提示信息我们可以看到Generic<Integer>不能被看作为Generic<Number>的子类。由此可以看出: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

我们可以将上面的方法改一下:

public void showKeyValue1(Generic<?> obj){
    System.out.println("key value is " + obj.getKey());
}

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 ,再直白点的意思就是,此处的?和Number、String、Integer一样都是一种实际的类型,可以把?看成所有类型的父类。是一种真实的类型。

泛型方法

在java中,泛型类的定义非常简单,但是泛型方法就比较复杂了。

尤其是我们见到的大多数泛型类中的成员方法也都使用了泛型,有的甚至泛型类中也包含着泛型方法,这样在初学者中非常容易将泛型方法理解错了。

泛型类,是在实例化类的时候指明泛型的具体类型;泛型方法,是在调用方法的时候指明泛型的具体类型 。

/**
 * 泛型方法的基本介绍
 * @param tClass 传入的泛型实参
 * @return T 返回值为T类型
 * 说明:
 *     1)public 与 返回值中间<T>非常重要,可以理解为声明此方法为泛型方法。
 *     2)只有声明了<T>的方法才是泛型方法,泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。
 *     3)<T>表明该方法将使用泛型类型T,此时才可以在方法中使用泛型类型T。
 *     4)与泛型类的定义一样,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。
 */
public <T> T genericMethod(Class<T> tClass)throws InstantiationException ,
  IllegalAccessException{
        T instance = tClass.newInstance();
        return instance;
}
Object obj = genericMethod(Class.forName("com.test.test"));
基本用法:
public static <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;
}

调用

Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);
showKeyName(genericInteger);
静态方法与泛型

静态方法有一种情况需要注意一下,那就是在类中的静态方法使用泛型:静态方法无法访问类上定义的泛型;如果静态方法操作的引用数据类型不确定的时候,必须要将泛型定义在方法上。
即:如果静态方法要使用泛型的话,必须将静态方法也定义成泛型方法 。

public class StaticGenerator<T> {
    ....
    ....
    /**
     * 如果在类中定义使用泛型的静态方法,需要添加额外的泛型声明(将这个方法定义成泛型方法)
     * 即使静态方法要使用泛型类中已经声明过的泛型也不可以。
     * 如:public static void show(T t){..},此时编译器会提示错误信息:
          "StaticGenerator cannot be refrenced from static context"
     */
    public static <T> void show(T t){

    }
}

泛型方法能使方法独立于类而产生变化,以下是一个基本的指导原则:

无论何时,如果你能做到,你就该尽量使用泛型方法。也就是说,如果使用泛型方法将整个类泛型化,
那么就应该使用泛型方法。
另外对于一个static的方法而言,无法访问泛型类型的参数。所以如果static方法要使用泛型能力,就必须使其成为泛型方法。

泛型上下边界

在使用泛型的时候,我们还可以为传入的泛型类型实参进行上下边界的限制,如:类型实参只准传入某种类型的父类或某种类型的子类。
为泛型添加上边界,即传入的类型实参必须是指定类型的子类型

public void showKeyValue1(Generic<? extends Number> obj){
    Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}

运行结果:

Generic<String> generic1 = new Generic<String>("11111");
Generic<Integer> generic2 = new Generic<Integer>(2222);
Generic<Float> generic3 = new Generic<Float>(2.4f);
Generic<Double> generic4 = new Generic<Double>(2.56);

//这一行代码编译器会提示错误,因为String类型并不是Number类型的子类
//showKeyValue1(generic1);

showKeyValue1(generic2);
showKeyValue1(generic3);
showKeyValue1(generic4);

如果我们把泛型类的定义也改一下:

public class Generic<T extends Number>{
    private T key;

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

    public T getKey(){
        return key;
    }
}

运行:

//这一行代码也会报错,因为String不是Number的子类
Generic<String> generic1 = new Generic<String>("11111");

通过上面的两个例子可以看出:泛型的上下边界添加,必须与泛型的声明在一起 。

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