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
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
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){}
}