Java泛型

基本概念

• 通常情况下集合中可以存放不同类型的对象，是因为将所有对象都看做Object类型放入的，因此从集合中取出元素时也是Object类型，为了表达该元素真实的数据类型，则需要强制类型转换，而强制类型转换可能会引发类型转换异常。

例子:

public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new LinkedList();
        list.add(0, 1);
        list.add(1, true);
        list.add(2, "String");
        String s = (String)list.get(2);
        System.out.println(s);
    }
}

• 为了避免上述错误的发生，从Java5开始增加泛型机制，也就是在集合名称的右侧使用<数据类型>的方式来明确要求该集合中可以存放的元素类型，若放入其它类型的元素则编译报错。
• 泛型只在编译时期有效，在运行时期不区分是什么类型。

public class ListGenericityTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 1.准备一个支持泛型机制的List集合，明确要求集合中的元素是String类型
        List<String> lt1 = new LinkedList<>();
        // 2.向集合中添加元素并打印
        lt1.add("one");
        System.out.println("lt1 = " + lt1); // one
        // lt1.add(2); Error
        // 3.获取集合中的元素并打印
        String s = lt1.get(0);
        System.out.println("获取到的元素是：" + s); // one
        System.out.println("============================================================");
        // 4.准备一个支持Integer类型的List集合
        List<Integer> lt2 = new LinkedList<>();
        lt2.add(1);
        lt2.add(2);
        // lt2.add("3"); Error
        System.out.println("lt2 = " + lt2); // [1, 2]
        Integer integer = lt2.get(0);
        System.out.println("获取到的元素是：" + integer); // 1
        System.out.println("============================================================");
        // Java7开始的新特性：菱形特性，也就是后面<>中的数据类型可以省略
        List<Double> lt3 = new LinkedList<>();
        // 笔试考点
        // 视图将lt1的数值赋值给lt3，也就是覆盖lt3中原来的数据，结果会编译报错
        // 报错原因是集合中支持的类型不同
        // lt3 = lt1; Error
    }
}

结果为:

lt1 = [one]
获取到的元素是：one
============================================================
lt2 = [1, 2]
获取到的元素是：1
============================================================

底层原理

• 泛型的本质就是参数化类型，也就是让数据类型作为参数传递，其中E相当于形式参数负责占位，而使用集合时<>中的数据类型相当于实际参数，用于给形式参数E进行初始化，从而使得集合中所有的E被实际参数替换，由于实际参数可以传递各种各样广泛的数据类型，因此得名为泛型。
• 如：

自定义泛型接口

• 泛型接口和普通接口的区别就是后面添加了类型参数列表，可以有多个类型参数，如：<E, T, .. >等。

自定义泛型类

• 泛型类和普通类的区别就是类名后面添加了类型参数列表，可以有多个类型参数，如：<E, T, .. >等。
• 实例化泛型类时应该指定具体的数据类型，并且是引用数据类型而不是基本数据类型。
• 父类有泛型，子类可以选择保留泛型也可以选择指定泛型类型。
• 子类必须是“富二代”，子类除了指定或保留父类的泛型，还可以增加自己的泛型。

例子:
先定义泛型类:

/**
 * 自定义泛型类Person，其中T相当于形式参数负责占位，具体数值由实参决定
 * @param <T> 看做是一种名字为T的数据类型即可
 */
public class Person<T> {
    private String name;
    private int age;
    private T gender;
    
    public Person() {
    }
    
    public Person(String name, int age, T gender) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.gender = gender;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public T getGender() {
        return gender;
    }
    public void setGender(T gender) {
        this.gender = gender;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", gender=" + gender +
                '}';
    }
}

测试类:

public class PersonTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 1.声明Person类型的引用指向Person类型的对象
        Person p1 = new Person("zhangfei", 30, "男");
        // 2.打印对象的特征
        System.out.println(p1);

        System.out.println("============================================================");

        // 3.在创建对象的同时指定数据类型，用于给T进行初始化
        Person<String> p2 = new Person<>();
        p2.setGender("女");
        System.out.println(p2);

        // 4.使用Boolean了类型作为性别的类型
        Person<Boolean> p3 = new Person<>();
        p3.setGender(true);
        System.out.println(p3);
    }
}

结果为:

Person{name='zhangfei', age=30, gender=男}
============================================================
Person{name='null', age=0, gender=女}
Person{name='null', age=0, gender=true}

泛型类被继承时的处理方式
子类继承是有四种继承方式的
定义泛型类的子类:

public class SubPerson extends Person{// 不保留泛型而且没有指定类型，此时Person类中的T默认为是Object类型 擦除
}

public class SubPerson extends Person<String>{// 不保留类型但是指定了泛型的类型，此时Person类型中的T被指定为String类型
}

public class SubPerson<T> extends Person<T> {// 保留父类的泛型，可以在构造对象时来指定T的类型
}

public class SubPerson<T, T1> extends Person<T> {// 保留父类的泛型，同时在子类中增加新的泛型
}

自定义泛型方法

• 泛型方法就是我们输入参数的时候，输入的是泛型参数，而不是具体的参数。我们在调用这个泛型 方法的时需要对泛型参数进行实例化。
• 泛型方法的格式：
  [访问权限] <泛型> 返回值类型 方法名([泛型标识 参数名称]) { 方法体; }
• 在静态方法中使用泛型参数的时候，需要我们把静态方法定义为泛型方法。

像这种不是泛型方法:

public T getGender() {
    return gender;
}

像这种才是泛型方法(在Person类中新定义的方法):

// 自定义方法实现将参数指定数组中的所有元素打印出来
public <T1> void printArray(T1[] arr) {
    for (T1 t : arr) {
        System.out.println("t = " + t);
    }
}

然后调用泛型方法:

// 5.调用泛型方法进行测试
Integer[] arr = {11, 22, 33};
Person.printArray(arr);

结果为:

t = 11
t = 22
t = 33

一种特殊情况:

// 不是泛型方法，该方法不能使用static关键字修饰，因为该方法中的T需要在new对象时才能明确类型
public /*static*/ T getGender() {
    return gender;
}

泛型在继承上的体现

• 如果B是A的一个子类或子接口，而G是具有泛型声明的类或接口，则G<B>并不是G<A>的子类型！比如：String是Object的子类，但是List<String>并不是List<Object>的子类。

通配符的使用

• 有时候我们希望传入的类型在一个指定的范围内，此时就可以使用泛型通配符了。
• 如：之前传入的类型要求为Integer类型，但是后来业务需要Integer的父类Number类也可以传入。
• 泛型中有三种通配符形式：
  <?> 无限制通配符：表示我们可以传入任意类型的参数。
  <? extends E> 表示类型的上界是E，只能是E或者是E的子类。
  <? super E> 表示类型的下界是E，只能是E或者是E的父类。

例子:
先定义父类

public class Animal {
}

再定义子类，继承父类

public class Dog extends Animal{
}

测试类

public class GenericTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 1.声明两个List类型的集合进行测试
        List<Animal> lt1 = new LinkedList<>();
        List<Dog> lt2 = new LinkedList<>();
        // 试图将lt2的数值赋值给lt1，也就是发生List<Dog>类型向List<Animal>类型的转换
        //lt1 = lt2;  Error: 类型之间不具备父子类关系

        System.out.println("============================================================");

        // 2.使用通配符作为泛型类型的公共父类
        List<?> lt3 = new LinkedList<>();
        // 没报错，说明可以发生List<Animal>类型到List<?>类型的转换
        lt3 = lt1;
        // 可以发生List<Dog>类型到List<?>类型的转换
        lt3 = lt2;

        // 向公共父类中添加元素和获取元素
        // lt3.add(new Animal()); Error: 不能存放Animal类型的对象
        // lt3.add(new Dog());    Error: 不能存放Dog类型的对象，不支持元素的添加操作，因为?可以是任意类型

        // 是可以的，支持元素的获取操作，全部当做Object类型来处理
        Object o = lt3.get(0);

        System.out.println("============================================================");

        // 3.使用有限制的通配符进行使用
        List<? extends Animal> lt4 = new LinkedList<>();
        // 不支持元素的添加操作，因为?可以是Animal以及任意Animal的子类类型
        // 如果?为Dog类型，那么添加new Animal()对象就是错误的
        //lt4.add(new Animal());
        //lt4.add(new Dog());
        //lt4.add(new Object());
        // 获取元素是可以的，因为取出来的只能是Animal或者Animal的子类
        Animal animal = lt4.get(0);

        System.out.println("============================================================");

        List<? super Animal> lt5 = new LinkedList<>();
        lt5.add(new Animal());
        lt5.add(new Dog());
        //lt5.add(new Object());  Error: 超过了Animal类型的范围
        // 只有Object才能通用的处理
        Object object = lt5.get(0);
    }
}