Java 泛型进阶
目录
一、什么是泛型
二、引出泛型
1、语法
四、泛型类的使用
1、语法
2、示例
3、类型推导(Type Inference)
4、裸类型(Raw Type) （了解）
（1）说明
五、泛型如何编译的
1、擦除机制
2、为什么不能实例化泛型类型数组
六、泛型的上界
1、语法
2、示例
3、复杂示例
七、泛型方法
1、定义语法
2、示例
3、使用示例-可以类型推导
4、使用示例-不使用类型推导
八、通配符
1、通配符解决什么问题
2、通配符上界
语法：
3、通配符下界
语法：
在进一步学习泛型之前，我们先简单的回顾一下之前学习的内容
一、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。
二、引出泛型
现在，有这么一个要求：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：
1. 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];2. 所有类的父类，默认为 Object 类。数组是否可以创建为 Object?
代码示例：
class MyArray {
public Object[] array = new Object[10];
public Object getPos(int pos) {
return this.array[pos];
}
public void setVal(int pos,Object val) {
this.array[pos] = val;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
MyArray myArray = new MyArray();
myArray.setVal(0,10);
myArray.setVal(1,"hello");//字符串也可以存放
String ret = myArray.getPos(1);//编译报错
System.out.println(ret);
}
}问题：以上代码实现后 发现
1. 任何类型数据都可以存放2. 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。
1、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 {
} 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 extends ParentClass {
// 可以只使用部分类型参数
} 此时，我们可以使用泛型，将上面的代码改写成这个样子：
class MyArray {
public T[] array = (T[])new Object[10];//1
public T getPos(int pos) {
return this.array[pos];
}
public void setVal(int pos,T val) {
this.array[pos] = val;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
MyArray myArray = new MyArray<>();//2
myArray.setVal(0,10);
myArray.setVal(1,12);
int ret = myArray.getPos(1);//3
System.out.println(ret);
myArray.setVal(2,"hello");//4
}
} 代码解释：
1. 类名后的 代表占位符，表示当前类是一个泛型类
【规范】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 ElementK 表示 KeyV 表示 ValueN 表示 NumberT 表示 TypeS, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型
2. 注释1处，不能new泛型类型的数组
这也就意味着
T[] ts = new T[5];//是不对的 3. 注释2处，类型后加入
4. 注释3处，不需要进行强制类型转换
5. 注释 4 处，代码编译报错，此时因为在注释 2 处指定类当前的类型，此时在注释 4 处，编译器会在存放元素的时候帮助我们进行类型检查。
四、泛型类的使用
1、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2、示例
MyArray list = new MyArray(); 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！
3、类型推导(Type Inference)
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 list = new MyArray<>(); // 可以推导出实例化需要的类型实参为 Integer 4、裸类型(Raw Type) （了解）
（1）说明
裸类型是一个泛型类但没有带着类型实参，例如 MyArrayList 就是一个裸类型
MyArray list = new MyArray(); 注意： 我们不要自己去使用裸类型，裸类型是为了兼容老版本的 API 保留的机制
下面的类型擦除部分，我们也会讲到编译器是如何使用裸类型的
小结：
1. 泛型是将数据类型参数化，进行传递2. 使用表示当前类是一个泛型类。 3. 泛型目前为止的优点：数据类型参数化，编译时自动进行类型检查和转换
五、泛型如何编译的
1、擦除机制
那么，泛型到底是怎么编译的？泛型本质是一个非常难的语法，要理解好他还是需要一定的时间打磨。
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 。
那么这个时候我们就会提出疑问了：
1 、那为什么， T[] ts = new T[5]; 是不对的，编译的时候，替换为 Object ，不是相当于： Object[] ts = new Object[5]吗？2 、类型擦除，一定是把 T 变成 Object 吗？
2、为什么不能实例化泛型类型数组
我们先来看一下这一段的代码：
class MyArray {
public T[] array = (T[])new Object[10];
public T getPos(int pos) {
return this.array[pos];
}
public void setVal(int pos,T val) {
this.array[pos] = val;
}
public T[] getArray() {
return array;
}
}
public static void main(String[] args) {
MyArray myArray1 = new MyArray<>();
Integer[] strings = myArray1.getArray();
} 这时候我们会发现编译器进行了报错：
/*
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;
at TestDemo.main(TestDemo.java:31)
*/ 原因：替换后的方法为：将 Object[] 分配给 Integer[] 引用，程序报错。
public Object[] getArray() {
return array;
} 通俗讲就是：返回的 Object 数组里面，可能存放的是任何的数据类型，可能是 String ，可能是 Person ，运行的时候，直接转给Integer 类型的数组，编译器认为是不安全的。
六、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。
1、语法
class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {
...
}2、示例
public class MyArray {
...
} 只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参
MyArray l1; // 正常，因为 Integer 是 Number 的子类型
MyArray l2; // 编译错误，因为 String 不是 Number 的子类型 了解： 没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object
3、复杂示例
public class MyArray> {
...
} E 必须是实现了 Comparable 接口的
七、泛型方法
1、定义语法
方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表) { ... }2、示例
public class Util {
//静态的泛型方法 需要在static后用<>声明泛型类型参数
public static void swap(E[] array, int i, int j) {
E t = array[i];
array[i] = array[j];
array[j] = t;
}
} 3、使用示例-可以类型推导
Integer[] a = { ... };
swap(a, 0, 9);
String[] b = { ... };
swap(b, 0, 9);4、使用示例-不使用类型推导
Integer[] a = { ... };
Util.swap(a, 0, 9);
String[] b = { ... };
Util.swap(b, 0, 9); 八、通配符
? 用于在泛型的使用，即为通配符
1、通配符解决什么问题
package www.hello.java.test;
class Message {
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 message = new Message<>() ;
message.setMessage("hello world");
fun(message);
}
public static void fun(Message 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.
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Message 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());
}
} 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
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Message message = new Message() ;
message.setMessage(55);
fun(message);
}
// 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 temp){
//temp.setMessage(100); 无法修改！
System.out.println(temp.getMessage());
}
} 在 "?" 的基础上又产生了两个子通配符：
? extends 类：设置通配符上限? super 类：设置通配符下限
2、通配符上界
语法：
//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类
示例 1
class Food {
}
class Fruit extends Food {
}
class Apple extends Fruit {
}
class Banana extends Fruit {
}
class Message { // 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 message = new Message<>() ;
message.setMessage(new Apple());
fun(message);
Message 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 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。
public static void fun(Message temp){
//temp.setMessage(new Banana()); //仍然无法修改！
//temp.setMessage(new Apple()); //仍然无法修改！
Fruit b = temp.getMessage();
System.out.println(b);
} 通配符的上界，不能进行写入数据，只能进行读取数据。
3、通配符下界
语法：
//代表 可以传入的实参的类型是Integer或者Integer的父类类型
示例
class Food {
}
class Fruit extends Food {
}
class Apple extends Fruit {
}
class Plate {
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 plate1 = new Plate<>();
plate1.setPlate(new Fruit());
fun(plate1);
Plate plate2 = new Plate<>();
plate2.setPlate(new Food());
fun(plate2);
}
public static void fun(Plate 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。