Java泛型的作用与定义

参考链接:https://blog.csdn.net/lonelyroamer/java/article/details/7864531

一、泛型的基本概念

1.泛型的定义:

泛型是JDK 1.5的一项新特性,它的本质是参数化类型(Parameterized Type)的应用,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数,在用到的时候在指定具体的类型。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、泛型接口和泛型方法。

Java语言中的泛型只在程序源码中存在,在编译后的字节码文件中,就已经被替换为原来的原始类型(Raw Type,也称为裸类型)了,并且在相应的地方插入了强制转型代码,因此对于运行期的Java语言来说,ArrayList<int>与ArrayList<String>就是同一个类。所以说泛型技术实际上是Java语言的一颗语法糖,Java语言中的泛型实现方法称为类型擦除,基于这种方法实现的泛型被称为伪泛型。(类型擦除在后面在学习)

使用泛型机制编写的程序代码要比那些杂乱的使用Object变量,然后再进行强制类型转换的代码具有更好的安全性和可读性。泛型对于集合类来说尤其有用。

泛型程序设计(Generic Programming)意味着编写的代码可以被很多不同类型的对象所重用。

2.实例分析:

在JDK1.5之前,Java泛型程序设计是用继承来实现的。因为Object类是所用类的基类,所以只需要维持一个Object类型的引用即可。就比如ArrayList只维护一个Object引用的数组:

publicclassArrayList//JDK1.5之前的
{
      publicObjectget(inti){......}
      publicvoidadd(Objecto){......}
      ......
      privateObject[]elementData;
}

这样会有两个问题:
没有错误检查,可以向数组列表中添加类的对象
在取元素的时候,需要进行强制类型转换
这样,很容易发生错误,比如:

/**jdk1.5之前的写法,容易出问题*/
ArrayList arrayList1=new ArrayList();
arrayList1.add(1);
arrayList1.add(1L);
arrayList1.add("asa");
int i=(Integer) arrayList1.get(1);//因为不知道取出来的值的类型,类型转换的时候容易出错

这里的第一个元素是一个长整型,而你以为是整形,所以在强转的时候发生了错误。
所以。在JDK1.5之后,加入了泛型来解决类似的问题。例如在ArrayList中使用泛型:

/** jdk1.5之后加入泛型*/
ArrayList<String> arrayList2=new ArrayList<String>();  //限定数组列表中的类型
//arrayList2.add(1); //因为限定了类型,所以不能添加整形
//arrayList2.add(1L);//因为限定了类型,所以不能添加整长形
arrayList2.add("asa");//只能添加字符串
String str=arrayList2.get(0);//因为知道取出来的值的类型,所以不需要进行强制类型转换

还要明白的是,泛型特性是向前兼容的。尽管 JDK 5.0 的标准类库中的许多类,比如集合框架,都已经泛型化了,但是使用集合类(比如 HashMap 和 ArrayList)的现有代码可以继续不加修改地在 JDK 1.5 中工作。当然,没有利用泛型的现有代码将不会赢得泛型的类型安全的好处。

在学习泛型之前,简单介绍下泛型的一些基本术语,以ArrayList<E>和ArrayList<Integer>做简要介绍:

整个成为ArrayList<E>泛型类型

ArrayList<E>中的 E称为类型变量或者类型参数

整个ArrayList<Integer> 称为参数化的类型

ArrayList<Integer>中的integer称为类型参数的实例或者实际类型参数

ArrayList<Integer>中的<Integer>念为typeof Integer

ArrayList称为原始类型

二、泛型的使用

泛型的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、泛型接口和泛型方法。下面看看具体是如何定义的。

1.泛型类的定义和使用

一个泛型类(generic class)就是具有一个或多个类型变量的类。定义一个泛型类十分简单,只需要在类名后面加上<>,再在里面加上类型参数:

class Pair<T> {
   private T value;
   public Pair(T value) {
       this.value=value;
   }
   public T getValue() {
       return value;
   }
   public void setValue(T value) {
       this.value = value;
   }
}

现在我们就可以使用这个泛型类了:

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    Pair<String> pair=new Pair<String>("Hello");
    String str=pair.getValue();
    System.out.println(str);
    pair.setValue("World");
    str=pair.getValue();
    System.out.println(str);
}

Pair类引入了一个类型变量T,用尖括号<>括起来,并放在类名的后面。泛型类可以有多个类型变量。例如,可以定义Pair类,其中第一个域和第二个域使用不同的类型:

public class Pair<T,U>{......}

2.泛型接口的定义和使用

定义泛型接口和泛型类差不多,看下面简单的例子:

interface Show<T,U>{
    void show(T t,U u);
}

class ShowTest implements Show<String,Date>{
    @Override
    public void show(String str,Date date) {
        System.out.println(str);
        System.out.println(date);
    }
}

测试一下:

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    ShowTest showTest=new ShowTest();
    showTest.show("Hello",new Date());
}

3.泛型方法的定义和使用

泛型类在多个方法签名间实施类型约束。在 List<V> 中,类型参数 V 出现在 get()、add()、contains() 等方法的签名中。当创建一个 Map<K, V> 类型的变量时,您就在方法之间宣称一个类型约束。您传递给 add() 的值将与 get() 返回的值的类型相同。
类似地,之所以声明泛型方法,一般是因为您想要在该方法的多个参数之间宣称一个类型约束。

举个简单的例子:

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    String str=get("Hello", "World");
    System.out.println(str);
}
 
public static <T, U> T get(T t, U u) {
    if (u != null)
        return t;
    else
        return null;
}

三、泛型变量的类型限定

在上面,我们简单的学习了泛型类、泛型接口和泛型方法。我们都是直接使用<T>这样的形式来完成泛型类型的声明。

有的时候,类、接口或方法需要对类型变量加以约束。看下面的例子:
有这样一个简单的泛型方法:

public static <T> T get(T t1,T t2) {
    if(t1.compareTo(t2) >= 0);//编译错误
        return t1;
}

因为,在编译之前,也就是我们还在定义这个泛型方法的时候,我们并不知道这个泛型类型T,到底是什么类型,所以,只能默认T为原始类型Object。所以它只能调用来自于Object的那几个方法,而不能调用compareTo方法。
可我的本意就是要比较t1和t2,怎么办呢?这个时候,就要使用类型限定,对类型变量T设置限定(bound)来做到这一点。

我们知道,所有实现Comparable接口的方法,都会有compareTo方法。所以,可以对<T>做如下限定:

public static <T extends Comparable> T get(T t1,T t2) { //添加类型限定
    if(t1.compareTo(t2) >= 0);
        return t1;
}

类型限定在泛型类、泛型接口和泛型方法中都可以使用,不过要注意下面几点:

  1. 不管该限定是类还是接口,统一都使用关键字 extends
  2. 可以使用&符号给出多个限定
  3. 如果限定既有接口也有类,那么类必须只有一个,并且放在首位置
public static <T extends Object & Comparable & Serializable> T get(T t1,T t2)
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