【Java】泛型
泛型
- 什么是泛型
- 引出泛型
-
- 语法
- 泛型类的使用
-
- 语法
- 示例
- 泛型是如何编译的
- 泛型的上界
-
- 语法
- 示例
- 泛型方法
-
- 语法
- 示例
- 通配符
-
- 通配符解决什么问题
- 通配符上界
- 通配符下界
- 总结
什么是泛型
一般的类和方法，只能使用具体的类型: 要么是基本类型，要么是自定义的类。如果要编写可以应用于多种类型的
代码，这种刻板的限制对代码的束缚就会很大。----- 来源《Java编程思想》对泛型的介绍。
泛型是在JDK1.5引入的新的语法，通俗讲，泛型：**就是适用于许多许多类型。**从代码上讲，就是对类型实现了参数
化
引出泛型
实现一个类，类中包含一个数组成员，使得数组中可以存放任何类型的数据，也可以根据成员方法返回数组中某个下标的值？
思路：
- 我们以前学过的数组，只能存放指定类型的元素，例如：int[] array = new int[10]; String[] strs = new String[10];
- 所有类的父类，默认为Object类。数组是否可以创建为Object?
实际操作后我们会发现
- 任何类型数据都可以存放
- 1号下标本身就是字符串，但是确编译报错。必须进行强制类型转换
虽然在这种情况下，当前数组任何数据都可以存放，**但是，更多情况下，我们还是希望他只能够持有一种数据类
型。而不是同时持有这么多类型。**所以，泛型的主要目的：就是指定当前的容器，要持有什么类型的对象。让编译
器去做检查。此时，就需要把类型，作为参数传递。需要什么类型，就传入什么类型。
语法
class 泛型类名称<类型形参列表> {
// 这里可以使用类型参数
}
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> {
}
class 泛型类名称<类型形参列表> extends 继承类/* 这里可以使用类型参数 */ {
// 这里可以使用类型参数
}
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> extends ParentClass<T1> {
// 可以只使用部分类型参数
}
上述代码进行改写如下：
< T >代表一个占位符 表示当前类是一个泛型类
类型形参一般使用一个大写字母表示，常用的名称有：
E 表示 Element
K 表示 Key
V 表示 Value
N 表示 Number
T 表示 Type
S, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型
泛型类的使用
语法
泛型类<类型实参> 变量名; // 定义一个泛型类引用
new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); // 实例化一个泛型类对象
示例
MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();
注意：泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类
当编译器可以根据上下文推导出类型实参时，可以省略类型实参的填写
MyArray<Integer> list = new MyArray<>(); // 可以推导出实例化需要的类型实参为 Integer
泛型是如何编译的
简单的程序展示泛型的编译
我们还是定义了一个泛型类 Array
class Array<T>{
public T[] array = (T[]) new Object[10];
}
public class test {
public static void main(String[] args) {
Array<Integer> array = new Array<>();
}
}
通过命令：javap -c 查看字节码文件，所有的T都是Object。
在编译的过程当中，将所有的T替换为Object这种机制，我们称为：擦除机制。
Java的泛型机制是在编译级别实现的。编译器生成的字节码在运行期间并不包含泛型的类型信息。
泛型的上界
在定义泛型类时，有时需要对传入的类型变量做一定的约束，可以通过类型边界来约束。
语法
class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {
...
}
示例
public class MyArray<E extends Number> {
...
}
只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参
MyArray<Integer> l1; // 正常，因为 Integer 是 Number 的子类型
MyArray<String> l2; // 编译错误，因为 String 不是 Number 的子类型
没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object
public class MyArray<E extends Comparable<E>> {
...
}
//E必须是实现了Comparable接口的
泛型方法
语法
方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表) { … }
示例
public class test {
public static <T> void swap(T[] array, int i, int j){
T temp = array[i];
array[i] = array[j];
array[j] = temp;
}
public static void main(String[] args) {
String[] strings = new String[]{"abc","def"};
Integer[] ints = new Integer[]{1,2};
swap(strings,0,1);
swap(ints,0,1);
System.out.println(strings[0]);
System.out.println(strings[1]);
System.out.println(ints[0]);
System.out.println(ints[1]);
}
}
通配符
? 用于在泛型的使用，即为通配符
通配符解决什么问题
class Message<T> {
private T message;
public T getMessage() {
return message;
}
public void setMessage(T message) {
this.message = message;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Message<Integer> message = new Message() ;
message.setMessage(99);
fun(message); // 出现错误，只能接收String
}
public static void fun(Message<String> temp){
System.out.println(temp.getMessage());
}
}
以上程序会带来新的问题，如果现在泛型的类型设置的不是String，而是Integer.
我们需要的解决方案：可以接收所有的泛型类型，但是又不能够让用户随意修改。这种情况就需要使用通配符"?"来处理
范例：使用通配符
class Message<T> {
private T message;
public T getMessage() {
return message;
}
public void setMessage(T message) {
this.message = message;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Message<Integer> message = new Message() ;
message.setMessage(99);
fun(message); // 出现错误，只能接收String
}
public static void fun(Message<?> temp){
System.out.println(temp.getMessage());
}
}
通配符上界
<? extends 上界>
<? extends Number>//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类
class Food {
}
class Fruit extends Food {
}
class Apple extends Fruit {
}
class Banana extends Fruit {
}
class Message<T> { // 设置泛型
private T message;
public T getMessage() {
return message;
}
public void setMessage(T message) {
this.message = message;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Message<Apple> message = new Message<>();
message.setMessage(new Apple());
fun(message);
Message<Banana> message2 = new Message<>();
message2.setMessage(new Banana());
fun(message2);
}
// 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定类型，所以无法修改
public static void fun(Message<? extends Fruit> temp) {
//temp.setMessage(new Banana()); //仍然无法修改！
//temp.setMessage(new Apple()); //仍然无法修改！
System.out.println(temp.getMessage());
}
}
此时无法在fun函数中对temp进行添加元素，因为temp接收的是Fruit和他的子类，此时存储的元素应该是哪个子
类无法确定。所以添加会报错！但是可以获取元素。、
通配符的上界，不能进行写入数据，只能进行读取数据。
通配符下界
<? super 下界>
<? super Integer>//代表 可以传入的实参的类型是Integer或者Integer的父类类型
class Food {
}
class Fruit extends Food {
}
class Apple extends Fruit {
}
class Plate<T> {
private T plate;
public T getPlate() {
return plate;
}
public void setPlate(T plate) {
this.plate = plate;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Plate<Fruit> plate1 = new Plate<>();
plate1.setPlate(new Fruit());
fun(plate1);
Plate<Food> plate2 = new Plate<>();
plate2.setPlate(new Food());
fun(plate2);
}
public static void fun(Plate<? super Fruit> temp) {
// 此时可以修改！！添加的是Fruit 或者Fruit的子类
temp.setPlate(new Apple());//这个是Fruit的子类
temp.setPlate(new Fruit());//这个是Fruit的本身
//Fruit fruit = temp.getPlate(); 不能接收，这里无法确定是哪个父类
System.out.println(temp.getPlate());//只能直接输出
}
}
通配符的下界，不能进行读取数据，只能写入数据。
总结
上界和下界一个是只能读取不能写入 一个是只能写入不能读取 该如何理解呢？
这张图代表着通配符下界 只要是Fruit的子类都可以传入
此时Fruit就是树的顶端 是所有类的父类 所以Fruit可以接受所有类型的类 所以此时可以接收数据
但是此时无法修改类型 因为我们不知道传入的是什么类型 如果我们传入一个Apple类型 但是我们此时修改为Banana类型一定会出错 因为此时他们不是子类和父类的关系
这张图表示只要是Fruit的父类就可以接受
此时我们就不可以接收元素 因为如果我们传入的是Fruit 但是要求我们接受Food类 此时就会报错 因为我们不能用子类就收父类的实例
但是此时我们就可以修改元素 因为无论是Apple还是Banana 都是 Fruit的子类 那么也一定是Fruit的父类的子类 此时可以修改
