了解泛型和通配符
泛型
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。
泛型是在JDK1.5
引入的新的语法,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。
引出泛型
问题: 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:
- 使用数组,但是数组只能存放指定类型的元素,例如:
int[] array = new int[10];
只能放int
类型String[] strs = newString[10];
只能放String
类型 - 所有类的父类,默认为
Object
类。把数组创建为Object
/**
* Object类数组
*/
class MyArray {
public Object[] arr = new Object[5];
public Object getPos(int pos) {
return this.arr[pos];
}
public void setVal(int pos, Object val) {
this.arr[pos] = val;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
MyArray myArray = new MyArray();
myArray.setVal(0,19);//存放整数
myArray.setVal(1,"hai");//存放字符串
//String s = myArray.getPos(1);//编译报错
String s = (String) myArray.getPos(1);//向下转型为String类
System.out.println(s);
}
}
虽然在这种情况下,当前数组任何数据都可以存放,但是每次当我们取数组的时候都要明确当前数组的类型了,来强转先,避免编译报错. 这样很麻烦也不科学! 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,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。
泛型语法
class 泛型类名称<类型形参列表> {
// 这里可以使用类型参数
}
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> {
}
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<T1, T2, ..., Tn> extends ParentClass<T1> {
// 可以只使用部分类型参数
}
上面代码可以改为:
/**
* 泛型
*/
class MyArray2<T> {
public T[] arr = (T[])new Object[5];
public T getPos(int pos){
return this.arr[pos];
}
public void setVal(int pos, T val){
this.arr[pos] = val;
}
}
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
// <>里面指定Integer了类型,说明此时这个类里面,只能放Integer这个数据类型的数据
MyArray2<Integer> myArray = new MyArray2<>();
myArray.setVal(0,1);// int类型可以
myArray.setVal(1,12);// int类型可以
// myArray.setVal(1,"hai"); // String 类型报错
int ret = myArray.getPos(0);
System.out.println(ret);
// <>里面指定String了类型,说明此时这个类里面,只能放String这个数据类型的数据
MyArray2<String> myArray1 = new MyArray2<>();
myArray1.setVal(0,"hai");// String类型可以
// myArray.setVal(1,1); // int类型报错
String str = myArray1.getPos(0);
System.out.println(str);
}
}
代码解释:
1)类名后的<T>
代表占位符,表示当前类是一个泛型类
[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示Key
。V表示Value
。N表示Number
。T示Type
。S,U,V 等等,第二、第三、第四个类型
2)不能new
泛型类型的数组
**意味着:T[] arr = new T[5];//是不对的,
**但是上面的的代码:T[] arr = (T[])new Object[5]
;未必就足够好。
3)类型后加入<Integer>
是引用类型Integer
,不能是简单类型int
. 而且指定当前类型,后续编译器会在存放元素的时候帮助我们进行类型检查。
4)和Object
相比不需要进行强制类型转换
泛型类的使用
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
MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();
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<Integer> list = new MyArray<>(); // 可以推导出实例化需要的类型实参为 String
小结:
- 泛型是将数据类型参数化,进行传递
- 使用
<T>
表示当前类是一个泛型类。 - 泛型目前为止的优点:数据类型参数化,编译时自动进行类型检查和转换
泛型如何编译的
通过IDEA插件(jclasslib
) 查看字节码文件,看到所有的T
类型都是返回Object
类。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。
那么回到之前问题:为什么不可以定义一个泛型数组T[] arr = new T[5]
虽然它可以通过擦除机制成 Object[] arr = new Object[5]
,把数据存储在Object
的数组中.但是实际上它还是会编译报错.
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。具体来说,数组在运行时存储和检查类型信息。然而,泛型在编译时检查类型错误。
通俗讲就是: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
,可能是Person
,运行的时候,直接转给Integer
类型的数组,编译器认为是不安全的。
正确的泛型方式
import java.lang.reflect.Array;
class MyArray<T> {
public T[] array;
public MyArray() {
}
/**
* 通过反射创建,指定类型的数组
* @param clazz
* @param capacity
*/
public MyArray(Class<T> clazz, int capacity) {
array = (T[]) Array.newInstance(clazz, capacity);
}
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 class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>(Integer.class,10);
Integer[] integers = myArray.getArray();
}
}
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<E extends Number> {
//只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参
MyArray<Integer> l1; // 正常,因为 Integer 是 Number 的子类型
MyArray<String> l2; // 编译错误,因为 String 不是 Number 的子类型
}
如果没有指定类型边界 E,可以视为 E extends Object
引用类型的比较需要继承比较器,因为Object类没有实现比较器功能,所以使用泛型的上界T extends Comparable<T>
约束边界为Comparable
//写一个泛型类,找出数组当中的最大值,只要这个T,实现了这个接口就行
class Alg<T extends Comparable<T>> {
public T findMaxVal(T[] array) {
T maxVal = array[0];
for (int i = 1; i < array.length; i++) {
if(array[i].compareTo(maxVal) > 0){
maxVal = array[i] ;
}
}
return maxVal;
}
}
public class Test3 {
public static void main(String[] args) {
Alg<Integer> alg = new Alg<>();
Integer[] array = {78,23,190,2,9,10};
int val = alg.findMaxVal(array);
System.out.println(val);
}
}
静态方法版
class Alg2 {
public static <T extends Comparable<T>> T findMaxVal(T[] array) {
T maxVal = array[0];
for (int i = 1; i < array.length; i++) {
if(array[i].compareTo(maxVal) > 0){
maxVal = array[i] ;
}
}
return maxVal;
}
}
public class Test3 {
public static void main(String[] args) {
Integer[] array = {78,23,190,2,9,10};
int val1 = Alg2.<Integer>findMaxVal(array);
//Integer可以省略,因为可以从Integer[] array推导出来
int val2 = Alg2.findMaxVal(array);
System.out.println(val1);
System.out.println(val2);
}
}
通配符
?
用于在泛型的使用,即为通配符
什么是通配符
通配符是用来解决泛型无法协变的问题的,协变指的就是如果Student
是Person
的子类,那么List<Student>
也应该是List<Person>
的子类。但是泛型是不支持这样的父子类关系的。
泛型T
是确定的类型,一旦你传了我就定下来了,而通配符则更为灵活或者说是不确定,更多的是用于扩充参数的范围.
class Message<T> {
private T message ;
public T getMessage() {
return message;
}
public void setMessage(T message) {
this.message = message;
}
}
public class Test4 {
public static void main(String[] args) {
Message<String> message = new Message() ;
message.setMessage("比特就业课欢迎您");
fun(message);
Message<Integer> message2 = new Message() ;
message2.setMessage(10);
fun(message2);// 出现错误,只能接收String
}
public static void fun(Message<String> temp){
System.out.println(temp.getMessage());
}
}
以上程序会带来新的问题,如果现在泛型的类型设置的不是String
,而是Integer
.我们需要的解决方案:可以接收所有的泛型类型,但是又不能够让用户随意修改。这种情况就需要使用通配符"?
"来处理
// 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
public static void fun(Message<?> temp){
//temp.setMessage(100); 无法修改!
System.out.println(temp.getMessage());
}
通配符上界
语法:
<? extends 上界>
<? extends Number>//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类
记住:通配符的上界,不能进行写入数据,只能进行读取数据。
/**
* 通配符上界
*/
class Food {
}
class Fruit extends Food {
}
class Apple extends Fruit {
}
class Banana extends Fruit {
}
class Eat<T> { // 设置泛型上限
private T val ;
public T getVal() {
return val;
}
public void setVal(T val) {
this.val = val;
}
}
public class Test5 {
public static void main(String[] args) {
Eat<Apple> eat1 = new Eat<>() ;
eat1.setVal(new Apple());
fun(eat1);
Eat<Banana> eat2 = new Eat<>() ;
eat2.setVal(new Banana());
fun(eat2);
}
// 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
public static void fun(Eat<? extends Fruit> temp){
//temp.setVal(new Banana()); //仍然无法修改!
//temp.setVal(new Apple()); //仍然无法修改!
System.out.println(temp.getVal());
Fruit b = temp.getVal();
System.out.println(b);
}
}
此时无法在fun
函数中对temp
进行添加元素,因为temp
接收的是Fruit
和他的子类,此时存储的元素应该是哪个子类无法确定。所以添加会报错!但是可以获取元素。
通配符下界
语法:
<? super 下界>
<? super Integer>//代表 可以传入的实参的类型是Integer或者Integer的父类类型
记住 通配符的下界,不能进行读取数据,只能写入数据。
/**
* 通配符下界
*/
class Food {
}
class Fruit extends Food {
}
class Apple extends Fruit {
}
class Banana extends Fruit {
}
class Eat<T> {
private T val ;
public T getVal() {
return val;
}
public void setVal(T val) {
this.val = val;
}
}
public class Test6 {
public static void main(String[] args) {
Eat<Fruit> eat1 = new Eat<>() ;
eat1.setVal(new Fruit());
fun(eat1);
Eat<Food> eat2 = new Eat<>() ;
eat2.setVal(new Food());
fun(eat2);
}
//temp 接收Fruit及其子类的一个Eat
public static void fun(Eat<? super Fruit> temp){
// 此时可以修改!!添加的是Fruit 或者Fruit的子类
temp.setVal(new Apple());//这个是Fruit的子类
temp.setVal(new Fruit());//这个是Fruit的本身
//Fruit fruit = temp.getMessage(); 不能接收,这里无法确定是哪个父类
System.out.println(temp.getVal());//只能直接输出
}
}
new Eat<>() ;
eat2.setVal(new Food());
fun(eat2);
}
//temp 接收Fruit及其子类的一个Eat
public static void fun(Eat<? super Fruit> temp){
// 此时可以修改!!添加的是Fruit 或者Fruit的子类
temp.setVal(new Apple());//这个是Fruit的子类
temp.setVal(new Fruit());//这个是Fruit的本身
//Fruit fruit = temp.getMessage(); 不能接收,这里无法确定是哪个父类
System.out.println(temp.getVal());//只能直接输出
}
}