50_泛型

第50章 泛型

作者：张子默

一、泛型的概述

在讲述集合的时候我们知道集合中是可以存放任意数据的，只要把对象存储集合后，那么这是它们都会被提升成Object类型。当我们再取出某一个对象，并且进行相应的操作的，这时必须采用类型转换。

运行如下代码：

public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("abc");
        coll.add("itcast");
        coll.add(5);//由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放
        Iterator it = coll.iterator();
        while(it.hasNext()){
            //需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型
            String str = (String) it.next();
            System.out.println(str.length());
    	}
    }
}

程序在运行期间发生了问题java.util.ClassCastException。

原因：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时ClassCastException。

解决：Collection虽然可以存储各种对象，但实际上Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK 5之后，新增了**泛型(Generic)**语法，让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型，这样我们在使用API的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。

• **泛型：**可以在类和方法中预支的使用未知的类型。

tips：一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。

二、使用泛型的好处

• 运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
• 避免了类型强转的麻烦。

通过我们如下代码体检一下：

public class GenericDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("abc");
        list.add("itcast");
        // list.add(5);//当集合明确类型后，存放类型不一致就会编译报错
        // 集合已经明确具体存放的元素类型，那么在使用迭代器的时候，迭代器也同样会知道具体遍历元素类型
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String str = it.next();
            //当使用Iterator控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
            System.out.println(str.length());
        }
    }
}

tips：泛型是数据类型的一部分，我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。

三、泛型的定义域使用

我们在集合中会大量使用到泛型。

泛型，用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法和接口中。将数据类型作为参数进行传递。

1、定义和使用含有泛型的类

定义格式：

修饰符 class 类名<代表泛型的变量> { }

例如，API中的ArrayList集合：

class ArrayList<E>{
    public boolean add(E e){ }
    public E get(int index){ }
    ....
}

使用泛型：即什么时候定义泛型。

在创建对象的时候确定泛型

例如，ArrayList list = new ArrayList();

此时，变量E的值就是String类型，那么我们的类型就可以理解为：

class ArrayList<String>{
    public boolean add(String e){ }
    public String get(int index){ }
    ...
}

再例如，ArrayList list = new ArrayList();

此时，变量E的值就是Integer类型，那么我们的类型就可以理解为：

class ArrayList<Integer> {
    public boolean add(Integer e) { }
    public Integer get(int index) { }
    ...
}

举例自定义泛型类：

public class MyGenericClass<MVP> {
    //没有MVP类型，在这里代表 未知的一种数据类型 未来传递什么就是什么类型
    private MVP mvp;
    public void setMVP(MVP mvp) {
    	this.mvp = mvp;
    }
    public MVP getMVP() {
    	return mvp;
    }
}

使用：

public class GenericClassDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个泛型为String的类
        MyGenericClass<String> my = new MyGenericClass<String>();
        // 调用setMVP
        my.setMVP("大胡子登登");
        // 调用getMVP
        String mvp = my.getMVP();
        System.out.println(mvp);
        //创建一个泛型为Integer的类
        MyGenericClass<Integer> my2 = new MyGenericClass<Integer>();
        my2.setMVP(123);
        Integer mvp2 = my2.getMVP();
    }
}

2、含有泛型的方法

定义格式：

修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){ }

例如：

public class MyGenericMethod {
    public <MVP> void show(MVP mvp) {
    	System.out.println(mvp.getClass());
    }
    public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {
    	return mvp;
    }
}

使用格式：调用方法时，确定泛型的类型

public class GenericMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象
        MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();
        // 演示看方法提示
        mm.show("aaa");
        mm.show(123);
        mm.show(12.45);
    }
}

3、含有泛型的接口

定义格式：

修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> { }

例如：

public interface MyGenericInterface<E>{
    public abstract void add(E e);
    public abstract E getE();
}

使用格式：

• 定义类时确定泛型的类型

例如：

public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
    @Override
    public void add(String e) {
    	// 省略...
    }
    @Override
    public String getE() {
    	return null;
    }
}

此时，泛型E的值就是String类型。

• 始终不确定泛型的类型，直到创建对象时，确定泛型的类型

例如：

public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E> {
    @Override
    public void add(E e) {
    	// 省略...
    }
    @Override
    public E getE() {
    	return null;
    }
}

确定泛型：

/*
* 使用
*/
public class GenericInterface {
    public static void main(String[] args) {
        MyImp2<String> my = new MyImp2<String>();
        my.add("aa");
    }
}

四、泛型通配符

当使用泛型类或接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。

1、通配符的基本使用

泛型的通配符：不知道使用什么类型来接收的时候，此时可以使用?，?表示未知通配符。

此时只能接受数据，不能往该集合中存储数据。

举个例子理解使用即可：

public static void main(String[] args) {
    Collection<Intger> list1 = new ArrayList<Integer>();
    getElement(list1);
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    getElement(list2);
}
public static void getElement(Collection<?> coll){}
//？代表可以接收任意类型

tips：泛型不存在继承关系 Collection list = new ArrayList();这种是错误的。

2、通配符高级使用——受限泛型

之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在Java的泛型中可以指定一个泛型的上限和下限。

a）泛型的上限

• 格式：类型名称 对象名称
• 意义：只能接收该类型及其子类

b）泛型下限

• 格式：类型名称 对象名称
• 意义：只能接收该类型及其父类

比如：现已知Object类，String类，Number类，Integer类，其中Number是Integer的父类

public static void main(String[] args) {
    Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
    Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
    getElement(list1);
    getElement(list2);//报错
    getElement(list3);
    getElement(list4);//报错
    getElement2(list1);//报错
    getElement2(list2);//报错
    getElement2(list3);
    getElement2(list4);
}
// 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
// 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}

五、实例

• 泛型

package com.zzm.day13.demo03;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

/**
 * 用途：
 * 时间：2021/6/30 21:12
 * 创建人：张子默
 */
public class Demo01Generic {

    public static void main(String[] args) {
        // show01();
        show02();
    }

    /*
    创建对象，使用泛型
    好处：
        1.避免了类型转换的麻烦，存的是什么类型取出的就是什么类型
        2.把运行期异常(代码运行之后会抛出的异常)提升到了编译期(写代码的时候会报错)
    弊端：泛型是什么类型只能存储什么类型的数据
     */
    private static void show02() {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("abc");
        // list.add(1); // add (java.lang.String) in ArrayList cannot be applied to (int)

        // 使用迭代器遍历list集合
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String s = it.next();
            System.out.println(s + "->" + s.length());
        }
    }

    /*
    创建集合对象，不使用泛型
    好处：集合不使用泛型，默认的类型就是Object类型，可以存储任意类型的数据
    弊端：不安全，会引发异常
     */
    private static void show01() {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add("abc");
        list.add(1);

        // 使用迭代器遍历list集合
        // 获取迭代器
        Iterator it = list.iterator();
        // 使用迭代器中的方法hasNext()和next遍历集合
        while (it.hasNext()) {
            // 取出元素也是Object类型
            Object obj = it.next();
            System.out.println(obj);

            // 使用String类特有的方法length获取字符串的长度，不能使用  多态 Object obj = "abc";
            // 需要向下转型
            // 会抛出ClassCastException类型转换异常，不能把Integer类型转换为String类型
            String s = (String) obj;
            System.out.println(s.length());
        }
    }

}

• 含有泛型的类

package com.zzm.day13.demo03;

/**
 * 用途：
 * 时间：2021/6/30 21:28
 * 创建人：张子默
 */

/*
定义一个含有泛型的类，模拟ArrayList集合
泛型是一个未知的数据类型，当我们不确定使用什么数据类型的时候，可以使用泛型
泛型可以接受任意的数据类型，可以使用Integer,String,Student...
创建对象的时候确定泛型的数据类型
 */
public class GenericClass<E> {
    private E name;

    public E getName() {
        return name;
    }

    public void setName(E name) {
        this.name = name;
    }
}

package com.zzm.day13.demo03;

/**
 * 用途：
 * 时间：2021/6/30 21:31
 * 创建人：张子默
 */
public class Demo02GenericClass {

    public static void main(String[] args) {
        // 不写泛型默认为Object类型
        GenericClass gc = new GenericClass();
        gc.setName("只能是字符串");

        Object obj = gc.getName();

        // 创建GenericClass对象，泛型使用Integer类型
        GenericClass<Integer> gc2 = new GenericClass<>();
        gc2.setName(1);

        Integer name = gc2.getName();
        System.out.println(name);

        // 创建GenericClass对象，泛型使用String类型
        GenericClass<String> gc3 = new GenericClass<>();
        gc3.setName("小明");

        String name1 = gc3.getName();
        System.out.println(name1);

    }

}

• 含有泛型的方法

package com.zzm.day13.demo03;

/**
 * 用途：
 * 时间：2021/6/30 23:53
 * 创建人：张子默
 */

/*
定义含有泛型的方法：泛型定义在方法的修饰符和返回值类型之间
    格式：
        修饰符 <泛型> 返回值类型 方法名(参数列表(使用泛型)) {
            方法体;
        }
    含有泛型的方法，在调用方法的时候确定泛型的数据类型
    传递什么数据类型，泛型就是什么数据类型
 */
public class GenericMethod {

    // 定义一个含有泛型的方法
    public <M> void method01(M m) {
        System.out.println(m);
    }

    // 定义一个含有泛型的静态方法
    public static <S> void method02(S s) {
        System.out.println(s);
    }

}

package com.zzm.day13.demo03;

/**
 * 用途：
 * 时间：2021/6/30 23:59
 * 创建人：张子默
 */

/*
测试含有泛型的方法
 */
public class Demo03GenericMethod {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建GenericMethod对象
        GenericMethod gm = new GenericMethod();

        /*
        调用含有泛型的方法method
        传递什么类型，泛型就是什么类型
         */
        gm.method01(10);
        gm.method01("abc");
        gm.method01(8.8);
        gm.method01(true);

        // 静态方法，通过类名.方法名(参数)可以直接使用
        GenericMethod.method02("静态方法");
        GenericMethod.method02(1);

        // 创建GenericInterfaceImpl2对象
        GenericInterfaceImpl2<Integer> gi2 = new GenericInterfaceImpl2<>();
        gi2.method(10);
    }

}

• 含有泛型的接口

package com.zzm.day13.demo03;

/**
 * 用途：
 * 时间：2021/7/1 0:08
 * 创建人：张子默
 */

/*
定义含有泛型的接口
 */
public interface GenericInterface<I> {

    public abstract void method(I i);

}

package com.zzm.day13.demo03;

/**
 * 用途：
 * 时间：2021/7/1 0:09
 * 创建人：张子默
 */

/*
含有泛型的接口，第一种使用方式：定义接口的实现类，实现接口，指定接口的泛型
    public interface Iterator {
        E next();
    }

    Scanner类实现了Iterator接口，并指定接口的泛型为String，所以重写的next方法泛型默认就是String
        public final class Scanner implements Iterator {
            public String next() {}
        }
 */
public class GenericInterfaceImpl1 implements GenericInterface<String> {

    @Override
    public void method(String s) {
        System.out.println(s);
    }
}

package com.zzm.day13.demo03;

/**
 * 用途：
 * 时间：2021/7/1 0:17
 * 创建人：张子默
 */

/*
测试含有泛型的接口
 */
public class Demo04GenericInterface {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建GenericInterfaceImpl1对象
        GenericInterfaceImpl1 gi1 = new GenericInterfaceImpl1();
        gi1.method("字符串");
    }

}

• 泛型通配符的基本使用

package com.zzm.day13.demo03;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

/**
 * 用途：
 * 时间：2021/7/1 8:37
 * 创建人：张子默
 */

/*
泛型的通配符：?代表任意的数据类型
使用方式：不能创建对象使用，只能作为方法的参数使用
 */
public class Demo05Generic {

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list01 = new ArrayList<>();
        list01.add(1);
        list01.add(2);

        ArrayList<String> list02 = new ArrayList<>();
        list02.add("a");
        list02.add("b");

        printArray(list01);
        printArray(list02);

        // ArrayList list03 = new ArrayList();
    }

    /*
    定义一个方法，能遍历所有类型的ArrayList集合
    这时候我们不知道ArrayList使用的是什么数据类型，可以使用泛型的通配符来接收数据类型
     */
    public static void printArray(ArrayList<?> list) {
        Iterator<?> it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            // it.next()方法取出的元素是Object类型，可以接收任意的数据类型
            Object obj = it.next();
            System.out.println(obj);
        }
    }

}

• 泛型通配符的高级使用

package com.zzm.day13.demo03;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

/**
 * 用途：
 * 时间：2021/7/1 8:47
 * 创建人：张子默
 */

/*
泛型的上限限定： ? extends E 代表使用的泛型只能是E类型的子类/本身
泛型的下限限定： ? super E 代表使用的泛型只能是E类型的父类/本身
 */
public class Demo06Generic {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
        Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
        Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
        Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
        getElement1(list1);
        // getElement1(list2);//报错
        getElement1(list3);
        // getElement1(list4);//报错
        // getElement2(list1);//报错
        // getElement2(list2);//报错
        getElement2(list3);
        getElement2(list4);

        /*
        类与类之间的继承关系
        Integer extends Number extends Object
        String extends Object
         */
    }
    // 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
    public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
    // 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
    public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}

}