【JavaSE】深入浅出掌握泛型及泛型相关细节(图文并茂)

前言

泛型—— 一种可以接收数据类型的数据类型

一、泛型的引入

我们都知道，继承是面向对象的三大特性之一，比如在我们向集合中添加元素的过程中add()方法里填入的是Object类，而Object又是所有类的父类，这就产生了一个问题——添加的类型无法做到统一 由此就可能产生在遍历集合取出元素时类型不统一而报错问题。 例如：我向一个ArrayList集合中添加Person类的对象，但是不小心手贱添加了一个Boy类的对象，这就会导致如下结果 传统的方式不能对加入到集合ArrayList中的数据类型进行约束(不安全)遍历的时候，需要进行类型转换,如果集合中的数据量较大，对效率有影响 这就极大地降低了程序的健壮性，因此设计者针对此问题引入了泛型！

二、使用泛型的好处

1.提升了程序的健壮性和规范性
针对上述问题，当我们采用泛型就会显得非常简单，只需要在编译类型后利用泛型指定一个特定类型，编译器就会自动检测出不符合规范的类并抛出错误提示

2.编译时,检查添加元素的类型，提高了安全性
3.减少了类型转换的次数,提高效率

当不使用泛型时：

当使用泛型时：

4.在类声明时通过一个标识可以表示属性类型、方法的返回值类型、参数类型

class Person<E> { 
    E s;   //可以是属性类型
    public Person(E s) {  //可以是参数类型
        this.s = s;
    }
    public E f() { //可以是返回类型
        return s;
    }
    public void show() {
        System.out.println(s.getClass());  //显示S的运行类型
    }
}

可以这样理解：上述的class Person< E >中的“E”相当于这里的E是一个躯壳 占位用的 以后定义的时候程序员可以自己去自定义
就像这样

    public static void main(String[] args) {
        Person<String> person1 = new Person<String>("xxxx");// E->String
        person.show(); 
        Person<Integer> person2 = new Person<Integer>(123); // E->Integer
        person.show();
    }
    运行结果：
    class java.lang.String
    class java.lang.Integer

三、泛型常见用法

1.定义泛型接口

曾经写接口的时候都没有定义泛型，它默认的就是Object类，其实这样写是不规范的！
如果说接口的存在是一种规范，那泛型接口就是规范中的规范

interface Im<U,R>{
    void hi(R r);
    void hello(R r1,R r2,U u1,U u2);
    default R method(U u){
        return null;
    }
}

在上述的泛型接口中已经规定传入其中的必须是U，R类的对象，那么当我们传入其他类的对象时就会报错，如图：

根据规则，当我们实现接口时，就必须实现他的所有方法，而在这时我们就可以向中传入我们自己规定的类。在IDEA中重写接口中的方法时，编译器会自动将替换成我们事先规定的类。

2.定义泛型集合（）

1.使用泛型方式给HashSet中放入三个学生对象，并输出对象信息

        HashSet<Student> students = new HashSet<Student>();
        students.add(new Student("懒羊羊",21));
        students.add(new Student("喜羊羊",41));
        students.add(new Student("美羊羊",13));
        for (Student student :students) {
            System.out.println(student);
        }

注上述的 泛型中Student的是我事先定义好的一个类，把它放到其中作为泛型来约束传入的对象，以及在遍历时减少转型的次数提高效率
2.使用泛型方式给HashMap中放入三个学生对象，并输出对象信息

        HashMap<String, Student> hm = new HashMap<String, Student>();
        // K-> String  V->Student与下面的对应
        hm.put("001",new Student("喜羊羊",21));
        hm.put("002",new Student("懒羊羊",32));
        hm.put("003",new Student("美羊羊",43));
        Set<Map.Entry<String,Student>> ek=hm.entrySet();
        Iterator<Map.Entry<String, Student>> iterator = ek.iterator();//取出迭代器
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry<String, Student> next =  iterator.next();
            System.out.println(next.getKey()+" - "+next.getValue());
        }

HashMap是一个双列集合，以[K-V]的方式存储对象，因此在使用泛型时要向其中传入两个类型
注我们都知道使用迭代器遍历HashMap时要先通过entrySet()取出键值对，然后通过转型得到对应的类来得到对象信息。而在使用泛型定义[K-V]就规定了取出的键值对的类型，所以就省去了转型这一步骤，同样也使程序变得简单，高效

四、泛型使用细节

1.<>中类型规范（）

2.继承性体现

在给泛型指定具体类型后，可以传入该类型或者其子类类型

     P<A> ap = new P<A>(new A());
     P<A> ap1 = new P<A>(new B()); //A的子类
     class A {}
     class B extends A{}

3.简写形式

 P<A> ap = new P(new A());

五、自定义泛型（）

1.自定义方法使用类声明的泛型
注在形参列表中传入的数据类型与泛型不一致时会报错，体现规范性

    public static void main(String[] args) {
        U<String, Double, Integer> u = new U<>();
        u.hi("hello", 1.0);  //X->String Y->Double
    }
class U<X, Y, Z> {
    public void hi(X x, Y y) {} //使用类声明的泛型
}

2.自定义泛型方法

    public static void main(String[] args) {
        U<String, Double, Integer> u = new U<>();
        u.m1("xx",22);
        //当调用方法时，传入参数编译器会自己确定类型 会自动装箱
    }
}
class U<X, Y, Z> {
    public <X,Y> void m1(X x,Y y){} //自定义泛型方法
}

注这里的自动装箱很有意思，他是在三个类型中自动匹配当前输入的数据类型，也不用考虑顺序问题，如图所示

3.注意事项
①泛型数组不能初始化，因为数组在 new 不能确定A 的类型，就无法在内存开空间
错误写法: A[] a=new A[];
②静态方法不能使用类定义的泛型

原因是静态成员是和类相关的,在类加载时,对象还没有创建所以，如果静态方法和静态属性使用了泛型，JVM就无法完成初始化