Android架构师之路--Java进阶基础--泛型

Java进阶基础--泛型

一、什么是泛型

泛型（Generic）是Java编程语言的强大功能。它们提高了代码的类型安全性，使你在编译时可以检测到更多错误。

二、为什么使用泛型

与非泛型代码相比，泛型的优点

1.在编译时进行更强的类型检查。Java编译器将强类型检查应用于通用代码，如果代码违反类型安全，则会发出错误。修复编译时错误比修复运行时错误容易，后者可能很难找到。

2.消除类型转换。

3.是程序员能够实现通用算法。通过使用泛型，程序员可以实现对不同类型的集合进行工作，可以自定义并且类型安全且易于阅读的泛型算法。

三、通用类型

通用类型是通过类型进行参数化的通用类或接口。

通用类的定义格式：

class name { /* ... */ }

1.类型参数命名约定

按照约定，类型参数名称是单个大写字母。最常用的类型参数名称是：

① E-- Element (Java Collections Framework广泛使用)

② K - Key

③ N - Number

④ T - Type

⑤ V - Value

⑥ S,U,V etc. - 2nd, 3rd, 4th types

2.调用和实例化泛型类型

泛型类型的调用通常称为参数化类型。示例：

Box  Integer为类型参数（实参）

Box T为类型参数（形参）

要实例化此类，Box integerBox = new Box();

2.1The Diamond（菱形）

在Java SE7和更版本中，只要编译器可以从上下文确定或推断出类型参数，就可以用一组空的类型参数（<>）替换调用通用类的构造函数所需的类型参数。这对尖括号<>被非正式地称为菱形。

那么实例化类就变成：Box integerBox = new Box<>();

3.多种类型的参数

泛型类可以具有多个类型的参数。示例：

public interface Pair {

    public K getKey();

    public V getValue();

}

public class OrderedPair implements Pair {

    private K key;

    private V value;

    public OrderedPair(K key, V value) {

        this.key = key;

        this.value = value;

    }

    public K getKey() { return key; }

    public V getValue() { return value; }

}

实例化：

OrderedPair p1 = new OrderedPair<>("Even", 8);

OrderedPair p2 = new OrderedPair<>("hello", "world");

3.1 参数化类型

也可以用参数化类型（即List）替换类型参数（即K或V），示例：

OrderedPair> p = new OrderedPair<>("primes", new Box(...));

四、原始类型

原始类型是没有任何类型参数的泛型类或接口的名称。示例：通用Box类 

public class Box {

public void set(T t) { /* ... */ }

}

创建Box的参数化类型，需要为形式类型参数T（形参）提供一个实际的类型参数（实参）：

Box intBox = new Box<>();

如果省略实际的类型参数（实参），则创建Box的原始类型：

Box rawBox = new Box();

因此，Box是通用类型Box的原始类型。但是，非泛型类或接口类型不是原始类型（即原始类型也是一种泛型类型）。

原始类型显示在旧版代码中，因为在JDK5.0之前，许多API类（例如Collections类）不是通用的。使用原始类型是，你实际会获得泛型行为（Box为你提供对象）。为了向后兼容，允许将参数化类型分配给其原始类型：

Box stringBox = new Box<>();

Box rawBox = stringBox;    // OK

但是，如果将原始类型分配给参数化类型，则会有警告：

Box rawBox = new Box();  // rawBox is a raw type of Box

Box intBox = rawBox; // warning: unchecked conversion

如果你使用原始类型类调用在相应的泛型类型中定义的泛型方法，也会有警告：

Box stringBox = new Box<>();

Box rawBox = stringBox;

rawBox.set(8); // warning: unchecked invocation to set(T)

该警告表明原始类型会绕过通用类型检查，从而将不安全代码的捕获推迟到运行时。因此，因避免使用原始类型。

五、通用方法

通用方法是指引入自己的类型参数的方法。这类似声明一个泛型方法，但类型参数的范围仅限于声明它的方法。允许使用静态和非静态的泛型方法，也允许使用泛型类构造函数。

通用方法的语法包括类型参数列表，在尖括号内，该列表出现在方法的返回类型之前。对于静态泛型方法，类型参数部分必须出现在方法的返回类型之前（即类型参数列表必须在返回类型boolean 之前）。示例：

public class Util {

    public static boolean compare(Pair p1, Pair p2) {

        return p1.getKey().equals(p2.getKey()) && p1.getValue().equals(p2.getValue());

    }

}

public class Pair {

    private K key;

    private V value;

    public Pair(K key, V value) {

        this.key = key;

        this.value = value;

    }

    public void setKey(K key) { this.key = key; }

    public void setValue(V value) { this.value = value; }

    public K getKey() { return key; }

    public V getValue() { return value; }

}

调用此方法：

Pair p1 = new Pair<>(1, "apple");

Pair p2 = new Pair<>(2, "pear");

boolean same = Util.compare(p1, p2); // 也可以是Util.compare(p1, p2);

5.1、泛型，继承和子类型之间的关系

给定两种具体的类型A和B（例如Number和Integer），无论A和B是否相关，MyClass和MyClass没有关系。MyClass和MyClass公共父类是Object。

5.2、通用类和子类型之间的关系

可以通过扩展或实现来泛型通用类或接口。一个类或接口的类型参数与另一类或接口的类型参数之间的关系由 extends 和 implements 确定。interface PayloadList extends List { void setPayload(int index, P val); }

interface PayloadList extends List { void setPayload(int index, P val); }

六、限定类型参数

1、限定类型参数的用途

对泛型变量的范围作出限制

2、声明一个限定的类型参数

单一限制：

多种限制：

extends通常用于表示“扩展”（如在类中）或“实现”（如在接口中）。

多种限制下的格式语法要求：如果范围之一是类，必须首先指定它（如果A是类，必须A放在最前面），否则编译错误。

3、通用方法和限定类型参数

限定类型参数是实现通用算法的关键。

七、类型推断

类型推断是Java编译器查看每个方法调用和相应声明以确定使调用适用的类型参数的能力。推断算法确定参数的类型，以及确定结果是否被分配或返回的类型（如果有）。最后，推断算法尝试找到与所有参数一起使用的最具体的类型。

重点理解编译器如何利用目标类型类推算泛型变量的值。

1、类型推断和通用方法

通用方法为你引入了类型推断，使你可以像调用普通方法一样调用通用方法，而无需在尖括号之间指定类型。

2、泛型类的类型推断和实例化

可以用一组空的类型参数（<>）替换调用通用类的构造函数所需的类型参数，只要编译器可以从上下文中推断类型参数即可。这对尖括号被非正式地称为菱形。

3、泛型和非泛型类的类型推断和泛型构造函数

构造函数在通用和非通用类中都可以是通用的（换句话说，声明自己的形式类型参数（形参））。

4、目标类型

Java编译器利用目标类型类推断通用方法调用的类型参数。表达式的目标类型是Java编译器期望的数据类型，具体取决于表达式出现的位置。

static List emptyList();

赋值：List listOne = Collections.emptyList();  //在Java SE 7和8中都可以使用

但是，如果是这样的方法：

void processStringList(List stringList) {

// process stringList

}

Java SE 7  中使用processStringList(Collections.emptyList()); 会出错 List