Java高级应用——泛型

泛型

泛型化的由来概念

1. 强类型语言的需求：在早期的编程语言中，程序员需要在编写代码时指定变量的具体类型。这种静态类型检查的方式可以确保类型的一致性，但也带来了一些限制。在处理不同类型的数据时，需要为每个类型写不同的代码，这导致了重复劳动和代码冗余。
2. 参数化类型的引入：为了解决上述问题，研究人员开始思考如何实现能够处理多种类型的通用代码。参数化类型的概念应运而生。参数化类型允许在定义数据结构、函数或类时使用类型参数，使得这些结构可以适用于多种类型。

简介：

1. 类型参数：

   • Java泛型使用类型参数（Type Parameters）来表示泛型类型。

   • 类型参数用尖括号（<>）括起来，放在类、接口、方法的名称后面。

   • 例如，List中的T就是一个类型参数。

2. 泛型类：

   • 通过在类的定义中使用类型参数，可以创建泛型类。

   • 泛型类可以在实例化时指定具体的类型参数。

   • 例如，List就是一个泛型类，可以用List表示整数类型的列表，用List表示字符串类型的列表。

3. 泛型接口：

   • 与泛型类类似，可以定义泛型接口。

   • 泛型接口可以在实现时指定具体的类型参数。

   • 例如，Comparable就是一个泛型接口，用于比较两个对象的大小。

4. 泛型方法：

   • 除了类和接口，还可以定义泛型方法。

   • 泛型方法在方法声明中使用类型参数，可以在调用时根据实际情况推断或指定类型参数。

   • 例如， T getValue()就是一个泛型方法，返回类型和参数类型都可以是泛型。

5. 通配符：

   • Java泛型还支持通配符（Wildcard）机制。

   • 通配符用?表示，表示未知类型。

   • 通配符可以用于方法参数、类型限定和泛型实例化等场景。

   • 例如，List表示一个未知类型的列表。

6. 类型限定：

   • 可以对泛型进行类型限定，即指定泛型参数必须是某个类或接口的子类型。

   • 例如，表示泛型参数必须是Number类或其子类。

7. 类型擦除：

   • Java的泛型是通过类型擦除（Type Erasure）实现的。

   • 在编译时，泛型的类型信息会被擦除，泛型类型参数会被替换为其边界类型或Object。

   • 这是为了保持与Java旧版本的兼容性。

8. 泛型数组：

   • Java不允许直接创建泛型数组，因为数组是具体化的，而泛型是擦除的。

   • 可以使用通配符或类型转换来处理泛型数组相关的操作。

9. 泛型的类型推断：

   • Java 7引入了菱形操作符（Diamond Operator），可以通过省略类型参数来进行类型推断。

   • 例如，List list = new ArrayList<>()，其中的<>可以省略。

10. 泛型和继承：

    • 在泛型中，子类型和父类型之间的关系与非泛型的类型参数一样。

    • 例如，List是List的子类型。

自定义泛型

自定义泛型是Java中强大的特性之一，它允许在类、接口和方法中定义参数化类型。

1. 类型参数声明：

   • 在自定义泛型中，您需要使用类型参数来表示参数化类型。
   • 类型参数可以是任何合法的标识符，通常使用大写字母作为类型参数的名称（例如：T、E、K等）。
   • 类型参数声明放置在类、接口或方法的名称后面，用尖括号（<>）括起来。

2. 泛型类：

   • 泛型类允许在类的定义中使用类型参数，从而创建参数化类型。

   • 类型参数可以在实例化时指定具体的类型。

   • 泛型类的方法和成员变量可以使用类型参数来定义其类型。

   • 示例：

     public class MyGenericClass<T> {
         private T value;
     
         public void setValue(T value) {
             this.value = value;
         }
     
         public T getValue() {
             return value;
         }
     }
     

3. 泛型接口：

   • 泛型接口允许在接口的定义中使用类型参数，从而创建参数化类型。

   • 类型参数可以在实现时指定具体的类型。

   • 泛型接口的方法可以使用类型参数来定义其参数和返回类型。

   • 示例：

     public interface MyGenericInterface<T> {
         T performAction(T value);
     }
     

4. 泛型方法：

   • 泛型方法允许在方法声明中使用类型参数，从而创建参数化方法。

   • 类型参数可以在调用时根据实际情况推断或指定类型参数。

   • 泛型方法的类型参数声明在方法的修饰符和返回类型之间。

   • 示例：

     public class MyGenericClass {
         public <T> void myGenericMethod(T value) {
             // 泛型方法的实现
         }
     }
     

5. 类型边界：

   • 您可以对泛型进行类型限定，即指定泛型参数必须是某个类或接口的子类型。

   • 使用关键字 extends 表示类型边界，后跟限定的类型。

   • 示例：

     public class MyGenericClass<T extends Number> {
         // 类型参数必须是Number类或其子类
     }
     

6. 通配符：

   • 通配符是一种用于表示未知类型的特殊类型参数。

   • 使用问号（?）表示通配符。

   • 通配符可以用于方法参数、类型限定和泛型实例化等场景。

   • 示例：

     public void processList(List<?> list) {
         // 使用通配符处理未知类型的列表
     }
     

7. 类型擦除：

   • Java的泛型是通过类型擦除（Type Erasure）实现的。

   • 在编译时，泛型的类型信息会被擦除，泛型类型参数会被替换为其边界类型或Object。

   • 泛型在运行时是不可见的，称为类型擦除。

   • 示例：

     List<Integer> list = new ArrayList<>();
     

     编译后的代码：

     List list = new ArrayList();
     

8. 泛型数组：

   • Java不允许直接创建泛型数组，因为数组是具体化的，而泛型是擦除的。
   • 可以使用通配符或类型转换来处理泛型数组相关的操作。

注意事项

说明

在声明自定义泛型类之后，我们可以在类的内部（例如属性、方法、构造器）使用该类的泛型。这样可以在类的内部使用泛型参数来指定具体的类型。

在创建自定义泛型类的对象时，可以指定泛型参数类型。一旦指定了类型参数，类内部所有使用泛型参数的地方都会被具体化为指定的类型。

如果在创建自定义泛型类的对象时没有指定泛型参数类型，则泛型会被擦除，泛型对应的类型将按照Object处理，但并不等同于Object。

根据经验，如果使用了泛型，就应该一直使用泛型。如果不使用泛型，就不应该在类的任何地方使用泛型。

在泛型的指定中，必须使用引用类型，不能使用基本数据类型。必须使用包装类来替代基本数据类型。

除了创建泛型类的对象之外，当子类继承泛型类或实现泛型接口时，也可以确定泛型结构中的泛型参数。

如果在向泛型类提供子类时，子类也无法确定泛型的类型，则可以继续使用泛型参数。还可以在现有的父类泛型参数的基础上添加新的泛型参数。

注意

泛型类可以有多个参数，此时应将多个参数一起放在尖括号内，例如：。

从JDK 7.0 开始，可以简化泛型操作，例如：ArrayList flist = new ArrayList<>();。

如果泛型结构是接口或抽象类，则无法创建泛型类的对象。

不能使用new E[]来创建泛型数组，但可以使用(E[])new Object[capacity]，其中ArrayList源码中的声明为Object[] elementData，而不是泛型参数类型的数组。

在类或接口上声明的泛型在本类或本接口中代表特定的类型，但不能在静态方法中使用类的泛型。

异常类不能带有泛型。

以上是关于自定义泛型的一些注意事项和约束。使用泛型时请遵循这些规则，以确保代码的正确性和一致性。