泛型

1,什么是泛型

泛型,即“参数化类型”。一提到参数,最熟悉的就是定义方法时有形参,然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢?

顾名思义,就是将类型由原来的具体的类型参数化,类似于方法中的变量参数,此时类型也定义成参数形式(可以称之为类型形参),

然后在使用/调用时传入具体的类型(类型实参)。

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。。

2,为什么会增加泛型机制呢?

  • 对于集合的使用更为规范

    • 这是一个很简单的代码,这个是我们有泛型的时候的使用
    ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("菜鸟明。");
    String string = list.get(0);
    
    • 下面展示没有泛型的使用方法
    //可以用Object数组来设计ArrayList类
    public class demo2 {public static void main(String[] args) {ArrayList list = new ArrayList();list.add("菜鸟明。");list.add(new Date());list.get(0);list.get(1);}
    }
    class ArrayList{private Object[] objects;private int i = 0;public void add(Object obj){objects[i++] = obj;}public Object get(int i){return objects[i];}
    }
    
  • 但是这里有一个问题,就是如果使用Object类的数组的话,就是可以传任何类型的数据,因为所有的类都是继承于Object类,那么我们要从ArrayList中去取数据的时候就会涉及到数据类型转换的问题,因为编译器不能明确知道你要取的是什么类型,所以使用泛型的另外一个原因就出来了

  • 使用了泛型就解决了元素不确定性——参数类型为String的集合是不允许你存入别的类型的元素的,取出数据的时候也不需要强制类型转化了。

3,泛型类

  • 泛型类就是一个具有多种类型变量的类。ArrayList类引入的类型变量为E,使用<>括起来,放在类名后面

    class 类名称 <泛型标识:可以随便写任意标识号,标识指定的泛型的类型>{private 泛型标识 /*(成员变量类型)*/ var; .....}
    }
    

    一个最普通的泛型类:

    //自己设计泛型
    public class demo3 {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(2);list.add("菜鸟明。");System.out.println(list.get(0));}}
    //E是指我们的数据类型,当我们在实例化的时候必须要指明他的类型
    class ArrayList<E>{private Object[] elementDate;private int size = 0;//initialCapacity初始容量public ArrayList(int initialCapacity){this.elementDate = new Object[initialCapacity];}//这里的E就是我们要添加数据的类型,其必须与最开始定义的类型相同public boolean add(E e){elementDate[size++] = e;return true;}public E get(int index){return (E) elementDate[index];}
    }
    
  • 那么定义的泛型类就必须要传入参数吗?其实不是的,如果我们传入了参数那么这个泛型类才能真正的起到了限制类型的作用。否则的话就是可以传入任何类型的对象

4,泛型方法

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;
}

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这里举一个例子

public class demo04 {static class Fruit{@Overridepublic String toString() {return "fruit";}}static class Apple extends Fruit{@Overridepublic String toString() {return "apple";}}static class Person{@Overridepublic String toString() {return "Person";}}static class GenerateTest<T>{public void show_1(T t){System.out.println(t.toString());}//在泛型类中声明了一个泛型方法,使用泛型E,这种泛型E可以为任意类型。可以类型与T相同,也可以不同。//由于泛型方法在声明的时候会声明泛型<E>,因此即使在泛型类中并未声明泛型,编译器也能够正确识别泛型方法中识别的泛型。public <E> void show_3(E t){System.out.println(t.toString());}//在泛型类中声明了一个泛型方法,使用泛型T,注意这个T是一种全新的类型,可以与泛型类中声明的T不是同一种类型。public <T> void show_2(T t){System.out.println(t.toString());}}public static void main(String[] args) {Apple apple = new Apple();Person person = new Person();GenerateTest<Fruit> generateTest = new GenerateTest<Fruit>();//apple是Fruit的子类,所以这里可以generateTest.show_1(apple);//编译器会报错,因为泛型类型实参指定的是Fruit,而传入的实参类是Person//generateTest.show_1(person);//使用这两个方法都可以成功generateTest.show_2(apple);generateTest.show_2(person);//使用这两个方法也都可以成功generateTest.show_3(apple);generateTest.show_3(person);}}

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 。

5,泛型的限定符extends

限定符,就是字面意思,限定了他的范围,即缩小泛型的类型范围。

接下来看代码来体验一下他的使用


public class demo05 {public static void main(String[] args) {ArrayList<dog> list = new ArrayList<>(50);list.add(new dog());list.add(new smallDog());//这里会报错add(dog) in ArrayList cannot be applied:to (animal),意思是无法在狗这个类中找到animallist.add(new animal());}
}
class animal{public String toString(){return "动物";}
}
class dog extends animal{@Overridepublic String toString() {return "狗";}
}class smallDog extends dog{@Overridepublic String toString() {return "小狗狗";}
}
class ArrayList<E extends dog>{private Object[] elementDate;private int size = 0;//initialCapacity初始容量public ArrayList(int initialCapacity){this.elementDate = new Object[initialCapacity];}public boolean add(E e){elementDate[size++] = e;return true;}public E get(int index){return (E) elementDate[index];}
}

6,关于泛型需要了解的知识

  • 在java虚拟机中是没有泛型的,具体体现方法如下

    • 把我们之前写的代码反编译一下即可

      [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-UYKszIvv-1634652306310)(C:\Users\赵先生\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20211019213837514.png)]

  • 这会发现我们的类型变量消失了,取而代之的是Object。

  • 如果使用了限定符,那么类型变量就只会有后面继承的类,这个可以自己试试。

  • 由此可以知道,java虚拟机会把类型变量擦除,并替换为限定类型,如果没有限定类型的话就会编程Object。这样子就会产生一个问题,因为我们使用了泛型,这样子就会想当然的认为ArrayList list和ArrayList list是俩类型,但是java虚拟机就会因为类型变量的擦除,会认为认为这都是一个类型,于是就会报一个参数类型相同的错误。即这俩不能同时存在

7,泛型通配符

泛型通配符是用英文的问号?来表示的。

  • 应为泛型擦除的原因,所以像ArrayList<Dog> list1 = new ArrayList<smallDog>(50);的语句是没有办法去编译的,尽管我们知道smallDog是dog的子类。但是如果我们确实需要这种向上转型的关系,那么通配符就发挥作用了,利用ArrayList<? extends dog> list1 = new ArrayList<>(50);这种形式来复制,实现向上转型

  • 这里有一点需要记住,就是我们无法通过list1去给list添加元素但是可以给他赋值

    dog a = list1.get(1);,
    
  • 你想要通过子类的集合给父类添加值的话就必须要使用``````ArrayList<? super dog>```来进行,但是这样就无法赋值。

常用的 T,E,K,V,?

本质上这些个都是通配符,没啥区别,只不过是编码时的一种约定俗成的东西。比如上述代码中的 T ,我们可以换成 A-Z 之间的任何一个 字母都可以,并不会影响程序的正常运行,但是如果换成其他的字母代替 T ,在可读性上可能会弱一些。通常情况下,T,E,K,V,? 是这样约定的:

  • ? 表示不确定的 java 类型
  • T (type) 表示具体的一个java类型
  • K V (key value) 分别代表java键值中的Key Value
  • E (element) 代表Element

无界通配符

先从一个小例子看起,原文在 这里 。

我有一个父类 Animal 和几个子类,如狗、猫等,现在我需要一个动物的列表,我的第一个想法是像这样的:

List<Animal> listAnimals

但是老板的想法确实这样的:

List<? extends Animal> listAnimals

为什么要使用通配符而不是简单的泛型呢?通配符其实在声明局部变量时是没有什么意义的,但是当你为一个方法声明一个参数时,它是非常重要的。

static int countLegs (List<? extends Animal > animals ) {int retVal = 0;for ( Animal animal : animals ){retVal += animal.countLegs();}return retVal;
}static int countLegs1 (List< Animal > animals ){int retVal = 0;for ( Animal animal : animals ){retVal += animal.countLegs();}return retVal;
}public static void main(String[] args) {List<Dog> dogs = new ArrayList<>();// 不会报错countLegs( dogs );// 报错countLegs1(dogs);
}

当调用 countLegs1 时,就会飘红,提示的错误信息如下:

这个错误表示我们定义的animal类不使用与dog类。

所以,对于不确定或者不关心实际要操作的类型,可以使用无限制通配符(尖括号里一个问号,即 <?> ),表示可以持有任何类型。像 countLegs 方法中,限定了上限,但是不关心具体类型是什么,所以对于传入的 Animal 的所有子类都可以支持,并且不会报错。而 countLegs1 就不行。其原因是在于,要是使用了<? extends Animal>玩意的话我们的范围就变成了Animal及其子类

上界通配符 < ? extends E>

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

在类型参数中使用 extends 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的子类,这样有两个好处:

  • 如果传入的类型不是 E 或者 E 的子类,编译不成功
  • 泛型中可以使用 E 的方法,要不然还得强转成 E 才能使用
private <K extends A, E extends B> E test(K arg1, E arg2){E result = arg2;arg2.compareTo(arg1);//.....return result;
}

类型参数列表中如果有多个类型参数上限,用逗号分开

下界通配符 < ? super E>

下界: 用 super 进行声明,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

在类型参数中使用 super 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的父类。

private <T> void test(List<? super T> dst, List<T> src){for (T t : src) {dst.add(t);}
}public static void main(String[] args) {List<Dog> dogs = new ArrayList<>();List<Animal> animals = new ArrayList<>();new Test3().test(animals,dogs);
}
// Dog 是 Animal 的子类
class Dog extends Animal {}

dst 类型 “大于等于” src 的类型,这里的“大于等于”是指 dst 表示的范围比 src 要大,因此装得下 dst 的容器也就能装 src 。

? 和 T 的区别

?和 T 都表示不确定的类型,区别在于我们可以对 T 进行操作,但是对 ? 不行,比如如下这种 :

// 可以
T t = operate();// 不可以
? car = operate();

简单总结下:

T 是一个 确定的 类型,通常用于泛型类和泛型方法的定义,?是一个 不确定 的类型,通常用于泛型方法的调用代码和形参,不能用于定义类和泛型方法。

区别1:通过 T 来 确保 泛型参数的一致性

// 通过 T 来 确保 泛型参数的一致性
public <T extends Number> void
test(List<T> dest, List<T> src)//通配符是 不确定的,所以这个方法不能保证两个 List 具有相同的元素类型
public void
test(List<? extends Number> dest, List<? extends Number> src)//就是说通过<T extends Number>的,只有是Number类才可以,但是要是<? extends Number>就是他包括其子类都可以

像下面的代码中,约定的 T 是 Number 的子类才可以,但是申明时是用的 String ,所以就会飘红报错。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Ry9tPIjp-1650528280649)(泛型.assets/image-20211228112545744.png)]

不能保证两个 List 具有相同的元素类型的情况

GlmapperGeneric<String> glmapperGeneric = new GlmapperGeneric<>();
List<String> dest = new ArrayList<>();
List<Number> src = new ArrayList<>();
glmapperGeneric.testNon(dest,src);
复制代码

上面的代码在编译器并不会报错,但是当进入到 testNon 方法内部操作时(比如赋值),对于 dest 和 src 而言,就还是需要进行类型转换。

区别2:类型参数可以多重限定而通配符不行

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-hGG0V1wv-1650528280649)(泛型.assets/image-20211228113220031.png)]

使用 & 符号设定多重边界(Multi Bounds),指定泛型类型 T 必须是 MultiLimitInterfaceA 和 MultiLimitInterfaceB 的共有子类型,此时变量 t 就具有了所有限定的方法和属性。对于通配符来说,因为它不是一个确定的类型,所以不能进行多重限定。

区别3:通配符可以使用超类限定而类型参数不行

类型参数 T 只具有 一种 类型限定方式:

T extends A

但是通配符 ? 可以进行 两种限定:

? extends A
? super A

Class<T>Class<?> 区别

前面介绍了 ? 和 T 的区别,那么对于,Class<T><Class<?> 又有什么区别呢?
Class<T>Class<?>

最常见的是在反射场景下的使用,这里以用一段发射的代码来说明下。

// 通过反射的方式生成  multiLimit
// 对象,这里比较明显的是,我们需要使用强制类型转换
MultiLimit multiLimit = (MultiLimit)
Class.forName("com.glmapper.bridge.boot.generic.MultiLimit").newInstance();

对于上述代码,在运行期,如果反射的类型不是 MultiLimit 类,那么一定会报 java.lang.ClassCastException 错误。

对于这种情况,则可以使用下面的代码来代替,使得在在编译期就能直接 检查到类型的问题:

Class<T> 在实例化的时候,T 要替换成具体类。Class<?> 它是个通配泛型,? 可以代表任何类型,所以主要用于声明时的限制情况。比如,我们可以这样做申明:

// 可以
public Class<?> clazz;
// 不可以,因为 T 需要指定类型
public Class<T> clazzT;

所以当不知道定声明什么类型的 Class 的时候可以定义一 个Class<?>。

那如果也想 public Class<T> clazzT; 这样的话,就必须让当前的类也指定 T ,

public class Test3<T> {public Class<?> clazz;// 不会报错public Class<T> clazzT;

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