Java 范型

假定有一个这样的需求：写一个排序方法，能够对整型数组、字符串数组甚至其他任何类型的数组进行排序，该如何实现？答案是可以使用 Java 泛型。

泛型：指在定义函数、接口或类的时候，不预先指定具体的类型，而在使用的时候再指定类型的一种特性。

Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了++编译时类型安全检测机制++，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。
泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

1.泛型方法

可以写一个泛型方法，该方法在调用时可以接收不同类型的参数。根据传递给泛型方法的参数类型，编译器适当地处理每一个方法调用。

定义泛型方法的规则：

所有泛型方法声明都有一个类型参数声明部分（由尖括号分隔），该类型参数声明部分在方法返回类型之前（在下面例子中的<E>）。

每一个类型参数声明部分包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。

类型参数能被用来声明返回值类型，并且能作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符。

泛型方法体的声明和其他方法一样。注意类型参数只能代表引用型类型，不能是原始类型（像int,double,char的等）。

示例：

public class JavaGeneric {

    //打印任意类型的数组
    public static <E> void printArray(E[] inputArray) {
        for (E e : inputArray) {
            System.out.print(e + " ");
        }
        System.out.println("");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] intArray = {1,2,3,4,5};
        printArray(intArray);
        
        Double[] doubleArray = {1.0,2.0,3.0,4.0};
        printArray(doubleArray);
        
        Character[] charArray = {'A','B','C'};
        printArray(charArray);
        
        String[] strrArray = {"one","two","three"};
        printArray(strrArray);
    }
}

有界的类型参数：可能有时候会想限制那些被允许传递到一个类型参数的类型种类范围。例如，一个操作数字的方法可能只希望接受Number或者Number子类的实例。这就是有界类型参数的目的。

要声明一个有界的类型参数，首先列出类型参数的名称，后跟extends关键字，最后紧跟它的上界。

下面例子中的泛型方法返回三个可比较对象的最大值。

public class JavaGeneric {
    //返回三个可比较对象的最大值
    public static <T extends Comparable<T>> T getMaxObj(T x, T y, T z) {
        T max = x;
        if (y.compareTo(max) > 0) {
            max = y;
        }
        if (z.compareTo(max) > 0) {
            max = z;
        }
        return max;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getMaxObj(40, 50, 20));
        System.out.println(getMaxObj(12.0, 24.3, 35.9));
        System.out.println(getMaxObj('B', 'b', 'a'));
        System.out.println(getMaxObj("liu", "wang", "huang"));
    }
}

2.范型类

泛型类的声明和非泛型类的声明类似，除了在类名后面添加了类型参数声明部分。

和泛型方法一样，泛型类的类型参数声明部分也包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。因为他们接受一个或多个参数，这些类被称为参数化的类或参数化的类型。

public class JavaGeneric {
    
    public static void main(String[] args) {
        
        Box <Integer> integerBox = new Box <Integer> ();
        integerBox.add(10);
        System.out.println(integerBox.getT());
        integerBox.add(20);
        System.out.println(integerBox.getT());
        
        Box <String> stringBox = new Box <String> ();
        stringBox.add("liu");
        System.out.println(stringBox.getT());
    }
}

//定义一个范型类
public class Box <T> {
    private T t;
    public void add(T t) {
        this.t = t;
    }
    
    public T getT() {
        return t;
    }
}

3. 类型通配符

3.1 一般通配符

类型通配符一般是使用?代替具体的类型参数。例如 List<?> 在逻辑上是List<String>,List<Integer> 等所有List<具体类型实参>的父类。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class JavaGeneric {
    
    //定义一个含通配符参数的方法
    public static void getFirstObj(java.util.List<?> data) {
        System.out.println(data.get(0));
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        List<String> nameList = new ArrayList<String>();
        nameList.add("liu dada");
        getFirstObj(nameList);
        
        List<Integer> ageList = new ArrayList<Integer>();
        ageList.add(18);
        getFirstObj(ageList);
    }
}

3.2 类型通配符上限

类型通配符上限通过形如List来定义，如此定义就是通配符泛型值接受Number及其下层子类类型。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class JavaGeneric {
    
    //定义一个含通配符参数的方法
    public static void getFirstObj(List<?> data) {
        System.out.println(data.get(0));
    }
    
    //通配符上限
    public static void getUperNumber(List<? extends Number> data) {
        System.out.println(data.get(0));
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        
        List<String> nameList = new ArrayList<String>();
        nameList.add("liu dada");
        getFirstObj(nameList);
        
        List<Integer> ageList = new ArrayList<Integer>();
        ageList.add(18);
        getFirstObj(ageList);
        
        //这里传入字符串类型的数组会报错
        //getUperNumber(data);  
        getUperNumber(ageList);
    }
}

3.2 类型通配符下限

类型通配符下限通过形如 List<? super Number>来定义，表示类型只能接受Number及其三层父类类型，如Objec类型的实例。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class JavaGeneric {
    
    //定义一个含通配符参数的方法
    public static void getFirstObj(List<?> data) {
        System.out.println(data.get(0));
    }
    
    //通配符上限
    public static void getUperNumber(List<? extends Number> data) {
        System.out.println(data.get(0));
    }
    
    //通配符下限
    public static void getFloorNumber(List<? super Number> data) {
        System.out.println(data.get(0));
    }

    public static void main(String[] args) {
        
        List<String> nameList = new ArrayList<String>();
        nameList.add("liu dada");
        getFirstObj(nameList);
        
        List<Integer> ageList = new ArrayList<Integer>();
        ageList.add(18);
        getFirstObj(ageList);
        
        //这里传入字符串类型的数组会报错
        //getUperNumber(data);  
        getUperNumber(ageList);
        
        //这里传入整型型的数组会报错
        //getFloorNumber(ageList);
        
        List<Number> numberList = new ArrayList<Number>();
        numberList.add(10);
        getFloorNumber(numberList);
    }
}