学习使用IntelliJ IDEA的第十四天：Java高级语法——泛型
一、泛型简介
1. 泛型的概念
所谓泛型，就是允许在定义类、接口时通过一个标识表示类中某个属性的类型或者是某个方法的返回值及参数类型。这个类型参数将在使用时（例如，继承或实现这个接口，用这个类型声明变量、创建对象时确定（即传入实际的类型参数，也称为类型实参）。
2. 泛型的引入背景
集合容器类在设计阶段/声明阶段不能确定这个容器到底实际存的是什么类型的对象，所以在JDK1.5之前只能把元素类型设计为Object，JDK1.5之后使用泛型来解决。因为这个时候除了元素的类型不确定，其他的部分是确定的，例如关于这个元素如何保存，如何管理等是确定的，因此此时把元素的类型设计成一个参数，这个类型参数叫做泛型。Collection，List，ArrayList
这个就是类型参数，即泛型。
3. 在集合中使用泛型之前的例子
@Test
public void test1(){
ArrayList list = new ArrayList();
//需求：存放学生的成绩
list.add(78);
list.add(76);
list.add(89);
list.add(88);
//问题一：类型不安全
// list.add("Tom");
for(Object score : list){
//问题二：强转时，可能出现ClassCastException
int stuScore = (Integer) score;
System.out.println(stuScore);
}
}
图示：
4. 在集合中使用泛型例子1
@Test
public void test2(){
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(78);
list.add(87);
list.add(99);
list.add(65);
//编译时，就会进行类型检查，保证数据的安全
// list.add("Tom");
//方式一：
// for(Integer score : list){
// //避免了强转操作
// int stuScore = score;
//
// System.out.println(stuScore);
//
// }
//方式二：
Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
int stuScore = iterator.next();
System.out.println(stuScore);
}
}
图示：
5. 在集合中使用泛型例子2
//在集合中使用泛型的情况：以HashMap为例
@Test
public void test3(){
// Map map = new HashMap();
//jdk7新特性：类型推断
Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Tom",87);
map.put("Jerry",87);
map.put("Jack",67);
// map.put(123,"ABC");
//泛型的嵌套
Set<Map.Entry<String,Integer>> entry = map.entrySet();
Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator = entry.iterator();
while(iterator.hasNext()){
Map.Entry<String, Integer> e = iterator.next();
String key = e.getKey();
Integer value = e.getValue();
System.out.println(key + "----" + value);
}
}
6. 集合中使用泛型总结
① 集合接口或集合类在jdk5.0时都修改为带泛型的结构。
② 在实例化集合类时，可以指明具体的泛型类型
③ 指明完以后，在集合类或接口中凡是定义类或接口时，内部结构（比如：方法、构造器、属性等）使用到类的泛型的位置，都指定为实例化的泛型类型。
比如：add(E e) —>实例化以后：add(Integer e)
④ 注意点：泛型的类型必须是类，不能是基本数据类型。需要用到基本数据类型的位置，拿包装类替换
⑤ 如果实例化时，没指明泛型的类型。默认类型为java.lang.Object类型。
/**
*
* 泛型的使用
* 1.jdk 5.0新增的特性
*
* 2.在集合中使用泛型：
* 总结：
* ① 集合接口或集合类在jdk5.0时都修改为带泛型的结构。
* ② 在实例化集合类时，可以指明具体的泛型类型
* ③ 指明完以后，在集合类或接口中凡是定义类或接口时，内部结构（比如：方法、构造器、属性等）使用到类的泛型的位置，都指定为实例化的泛型类型。
* 比如：add(E e) --->实例化以后：add(Integer e)
* ④ 注意点：泛型的类型必须是类，不能是基本数据类型。需要用到基本数据类型的位置，拿包装类替换
* ⑤ 如果实例化时，没有指明泛型的类型。默认类型为java.lang.Object类型。
*
* 3.如何自定义泛型结构：泛型类、泛型接口；泛型方法。见 GenericTest1.java
*/
public class GenericTest {
//在集合中使用泛型之前的情况：
@Test
public void test1(){
ArrayList list = new ArrayList();
//需求：存放学生的成绩
list.add(78);
list.add(76);
list.add(89);
list.add(88);
//问题一：类型不安全
// list.add("Tom");
for(Object score : list){
//问题二：强转时，可能出现ClassCastException
int stuScore = (Integer) score;
System.out.println(stuScore);
}
}
//在集合中使用泛型的情况：以ArrayList为例
@Test
public void test2(){
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(78);
list.add(87);
list.add(99);
list.add(65);
//编译时，就会进行类型检查，保证数据的安全
// list.add("Tom");
//方式一：
// for(Integer score : list){
// //避免了强转操作
// int stuScore = score;
//
// System.out.println(stuScore);
//
// }
//方式二：
Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
int stuScore = iterator.next();
System.out.println(stuScore);
}
}
//在集合中使用泛型的情况：以HashMap为例
@Test
public void test3(){
// Map map = new HashMap();
//jdk7新特性：类型推断
Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Tom",87);
map.put("Jerry",87);
map.put("Jack",67);
// map.put(123,"ABC");
//泛型的嵌套
Set<Map.Entry<String,Integer>> entry = map.entrySet();
Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator = entry.iterator();
while(iterator.hasNext()){
Map.Entry<String, Integer> e = iterator.next();
String key = e.getKey();
Integer value = e.getValue();
System.out.println(key + "----" + value);
}
}
}
7. 举例
/**
* MyDate类包含:
private成员变量year,month,day；并为每一个属性定义 getter, setter 方法；
*/
public class MyDate implements Comparable<MyDate>{
private int year;
private int month;
private int day;
public MyDate(int year, int month, int day) {
this.year = year;
this.month = month;
this.day = day;
}
public MyDate() {
}
public int getYear() {
return year;
}
public void setYear(int year) {
this.year = year;
}
public int getMonth() {
return month;
}
public void setMonth(int month) {
this.month = month;
}
public int getDay() {
return day;
}
public void setDay(int day) {
this.day = day;
}
@Override
public String toString() {
return "MyDate{" +
"year=" + year +
", month=" + month +
", day=" + day +
'}';
}
// @Override
// public int compareTo(Object o) {
// if(o instanceof MyDate){
// MyDate m = (MyDate)o;
//
// //比较年
// int minusYear = this.getYear() - m.getYear();
// if(minusYear != 0){
// return minusYear;
// }
// //比较月
// int minusMonth = this.getMonth() - m.getMonth();
// if(minusMonth != 0){
// return minusMonth;
// }
// //比较日
// return this.getDay() - m.getDay();
// }
//
// throw new RuntimeException("传入的数据类型不一致！");
//
// }
@Override
public int compareTo(MyDate m) {
//比较年
int minusYear = this.getYear() - m.getYear();
if(minusYear != 0){
return minusYear;
}
//比较月
int minusMonth = this.getMonth() - m.getMonth();
if(minusMonth != 0){
return minusMonth;
}
//比较日
return this.getDay() - m.getDay();
}
}
/**
* 定义一个Employee类。
该类包含：private成员变量name,age,birthday，其中 birthday 为 MyDate 类的对象；
并为每一个属性定义 getter, setter 方法；
并重写 toString 方法输出 name, age, birthday
*/
public class Employee implements Comparable<Employee>{
private String name;
private int age;
private MyDate birthday;
public Employee(String name, int age, MyDate birthday) {
this.name = name;
this.age = age;
this.birthday = birthday;
}
public Employee() {
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public MyDate getBirthday() {
return birthday;
}
public void setBirthday(MyDate birthday) {
this.birthday = birthday;
}
@Override
public String toString() {
return "Employee{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", birthday=" + birthday +
'}';
}
//指明泛型时的写法
@Override
public int compareTo(Employee o) {
return this.name.compareTo(o.name);
}
//没有指明泛型时的写法
//按 name 排序
// @Override
// public int compareTo(Object o) {
// if(o instanceof Employee){
// Employee e = (Employee)o;
// return this.name.compareTo(e.name);
// }
return 0;
// throw new RuntimeException("传入的数据类型不一致！");
// }
}
/**
* 创建该类的 5 个对象，并把这些对象放入 TreeSet 集合中（下一章：TreeSet 需使用泛型来定义）
分别按以下两种方式对集合中的元素进行排序，并遍历输出：
1). 使Employee 实现 Comparable 接口，并按 name 排序
2). 创建 TreeSet 时传入 Comparator对象，按生日日期的先后排序。
*/
public class EmployeeTest {
//问题二：按生日日期的先后排序。
@Test
public void test2(){
TreeSet<Employee> set = new TreeSet<>(new Comparator<Employee>() {
//使用泛型以后的写法
@Override
public int compare(Employee o1, Employee o2) {
MyDate b1 = o1.getBirthday();
MyDate b2 = o2.getBirthday();
return b1.compareTo(b2);
}
//使用泛型之前的写法
//@Override
// public int compare(Object o1, Object o2) {
// if(o1 instanceof Employee && o2 instanceof Employee){
// Employee e1 = (Employee)o1;
// Employee e2 = (Employee)o2;
//
// MyDate b1 = e1.getBirthday();
// MyDate b2 = e2.getBirthday();
// //方式一：
//比较年
int minusYear = b1.getYear() - b2.getYear();
if(minusYear != 0){
return minusYear;
}
//比较月
int minusMonth = b1.getMonth() - b2.getMonth();
if(minusMonth != 0){
return minusMonth;
}
//比较日
return b1.getDay() - b2.getDay();
//
// //方式二：
// return b1.compareTo(b2);
//
// }
return 0;
// throw new RuntimeException("传入的数据类型不一致！");
// }
});
Employee e1 = new Employee("liudehua",55,new MyDate(1965,5,4));
Employee e2 = new Employee("zhangxueyou",43,new MyDate(1987,5,4));
Employee e3 = new Employee("guofucheng",44,new MyDate(1987,5,9));
Employee e4 = new Employee("liming",51,new MyDate(1954,8,12));
Employee e5 = new Employee("liangzhaowei",21,new MyDate(1978,12,4));
set.add(e1);
set.add(e2);
set.add(e3);
set.add(e4);
set.add(e5);
Iterator<Employee> iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
//问题一：使用自然排序
@Test
public void test1(){
TreeSet<Employee> set = new TreeSet<Employee>();
Employee e1 = new Employee("liudehua",55,new MyDate(1965,5,4));
Employee e2 = new Employee("zhangxueyou",43,new MyDate(1987,5,4));
Employee e3 = new Employee("guofucheng",44,new MyDate(1987,5,9));
Employee e4 = new Employee("liming",51,new MyDate(1954,8,12));
Employee e5 = new Employee("liangzhaowei",21,new MyDate(1978,12,4));
set.add(e1);
set.add(e2);
set.add(e3);
set.add(e4);
set.add(e5);
Iterator<Employee> iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
Employee employee = iterator.next();
System.out.println(employee);
}
}
}
二、自定义泛型类
1. 举例
【Order.java】
/**
* 自定义泛型类
*/
public class Order<T> {
String orderName;
int orderId;
//类的内部结构就可以使用类的泛型
T orderT;
public Order(){
//编译不通过
// T[] arr = new T[10];
//编译通过
T[] arr = (T[]) new Object[10];
}
public Order(String orderName,int orderId,T orderT){
this.orderName = orderName;
this.orderId = orderId;
this.orderT = orderT;
}
//如下的三个方法都不是泛型方法
public T getOrderT(){
return orderT;
}
public void setOrderT(T orderT){
this.orderT = orderT;
}
@Override
public String toString() {
return "Order{" +
"orderName='" + orderName + '\'' +
", orderId=" + orderId +
", orderT=" + orderT +
'}';
}
//静态方法中不能使用类的泛型。
// public static void show(T orderT){
// System.out.println(orderT);
// }
public void show(){
//编译不通过
// try{
//
// }catch(T t){
//
// }
}
//泛型方法：在方法中出现了泛型的结构，泛型参数与类的泛型参数没有任何关系。
//换句话说，泛型方法所属的类是不是泛型类都没有关系。
//泛型方法，可以声明为静态的。原因：泛型参数是在调用方法时确定的。并非在实例化类时确定。
public static <E> List<E> copyFromArrayToList(E[] arr){
ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
for(E e : arr){
list.add(e);
}
return list;
}
}
【SubOrder.java】
public class SubOrder extends Order<Integer> {//SubOrder:不是泛型类
public static <E> List<E> copyFromArrayToList(E[] arr){
ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
for(E e : arr){
list.add(e);
}
return list;
}
}
【SubOrder1.java】
public class SubOrder1<T> extends Order<T> {//SubOrder1:仍然是泛型类
}
【测试】
/** 如何自定义泛型结构：泛型类、泛型接口；泛型方法。
*
* 1. 关于自定义泛型类、泛型接口：
*
*/
public class GenericTest1 {
@Test
public void test1(){
//如果定义了泛型类，实例化没有指明类的泛型，则认为此泛型类型为Object类型
//要求：如果大家定义了类是带泛型的，建议在实例化时要指明类的泛型。
Order order = new Order();
order.setOrderT(123);
order.setOrderT("ABC");
//建议：实例化时指明类的泛型
Order<String> order1 = new Order<String>("orderAA",1001,"order:AA");
order1.setOrderT("AA:hello");
}
@Test
public void test2(){
SubOrder sub1 = new SubOrder();
//由于子类在继承带泛型的父类时，指明了泛型类型。则实例化子类对象时，不再需要指明泛型。
sub1.setOrderT(1122);
SubOrder1<String> sub2 = new SubOrder1<>();
sub2.setOrderT("order2...");
}
@Test
public void test3(){
ArrayList<String> list1 = null;
ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
//泛型不同的引用不能相互赋值。
// list1 = list2;
Person p1 = null;
Person p2 = null;
p1 = p2;
}
//测试泛型方法
@Test
public void test4(){
Order<String> order = new Order<>();
Integer[] arr = new Integer[]{1,2,3,4};
//泛型方法在调用时，指明泛型参数的类型。
List<Integer> list = order.copyFromArrayToList(arr);
System.out.println(list);
}
}
2. 注意点
//异常类不能声明为泛型类
//public class MyException extends Exception{
//}
3. 应用场景举例
ORM思想(数据库中的表和Java中的类对应)
【DAO.java】：定义了操作数据库中的表的通用操作。
/**
* DAO:data(base) access object
*/
public class DAO<T> {//表的共性操作的DAO
//添加一条记录
public void add(T t){
}
//删除一条记录
public boolean remove(int index){
return false;
}
//修改一条记录
public void update(int index,T t){
}
//查询一条记录
public T getIndex(int index){
return null;
}
//查询多条记录
public List<T> getForList(int index){
return null;
}
//泛型方法
//举例：获取表中一共有多少条记录？获取最大的员工入职时间？
public <E> E getValue(){
return null;
}
}
【CustomerDAO.java】:
public class Customer { //此类对应数据库中的customers表
}
public class CustomerDAO extends DAO<Customer>{//只能操作某一个表的DAO
}
【StudentDAO.java】:
public class Student {//此类对应数据库中的students表
}
public class StudentDAO extends DAO<Student> {//只能操作某一个表的DAO
}
【DAOTest.java】:
public class DAOTest {
@Test
public void test1(){
CustomerDAO dao1 = new CustomerDAO();
dao1.add(new Customer());
List<Customer> list = dao1.getForList(10);
StudentDAO dao2 = new StudentDAO();
Student student = dao2.getIndex(1);
}
}
三、泛型在继承上的体现及有（无）限制通配符的使用
1. 举例
public class Person {
}
public class Student extends Person {
}
/**
*
* 1. 泛型在继承方面的体现
*
* 2. 通配符的使用
*
*/
public class GenericTest {
/*
1. 泛型在继承方面的体现
虽然类A是类B的父类，但是G 和G二者不具备子父类关系，二者是并列关系。
补充：类A是类B的父类，A 是 B 的父类
*/
@Test
public void test1(){
Object obj = null;
String str = null;
obj = str;
Object[] arr1 = null;
String[] arr2 = null;
arr1 = arr2;
//编译不通过
// Date date = new Date();
// str = date;
List<Object> list1 = null;
List<String> list2 = new ArrayList<String>();
//此时的list1和list2的类型不具有子父类关系
//编译不通过
// list1 = list2;
/*
反证法：
假设list1 = list2;
list1.add(123);导致混入非String的数据。出错。
*/
show(list1);
show1(list2);
}
public void show1(List<String> list){
}
public void show(List<Object> list){
}
@Test
public void test2(){
AbstractList<String> list1 = null;
List<String> list2 = null;
ArrayList<String> list3 = null;
list1 = list3;
list2 = list3;
List<String> list4 = new ArrayList<>();
}
/*
2. 通配符的使用
通配符：?
类A是类B的父类，G和G是没有关系的，二者共同的父类是：G
*/
@Test
public void test3(){
List<Object> list1 = null;
List<String> list2 = null;
List<?> list = null;
list = list1;
list = list2;
//编译通过
// print(list1);
// print(list2);
//
List<String> list3 = new ArrayList<>();
list3.add("AA");
list3.add("BB");
list3.add("CC");
list = list3;
//添加(写入)：对于List就不能向其内部添加数据。
//除了添加null之外。
// list.add("DD");
// list.add('?');
list.add(null);
//获取(读取)：允许读取数据，读取的数据类型为Object。
Object o = list.get(0);
System.out.println(o);
}
public void print(List<?> list){
Iterator<?> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
Object obj = iterator.next();
System.out.println(obj);
}
}
/*
3.有限制条件的通配符的使用。
? extends A:
G 可以作为G和G的父类，其中B是A的子类
? super A:
G 可以作为G和G的父类，其中B是A的父类
*/
@Test
public void test4(){
List<? extends Person> list1 = null;
List<? super Person> list2 = null;
List<Student> list3 = new ArrayList<Student>();
List<Person> list4 = new ArrayList<Person>();
List<Object> list5 = new ArrayList<Object>();
list1 = list3;
list1 = list4;
// list1 = list5;
// list2 = list3;
list2 = list4;
list2 = list5;
//读取数据：
list1 = list3;
Person p = list1.get(0);
//编译不通过
//Student s = list1.get(0);
list2 = list4;
Object obj = list2.get(0);
编译不通过
// Person obj = list2.get(0);
//写入数据：
//编译不通过
// list1.add(new Student());
//编译通过
list2.add(new Person());
list2.add(new Student());
}
}
2. 涉及通配符的集合的数据的写入和读取
见上述代码
四、泛型练习题
定义个泛型类 DAO，在其中定义一个 Map 成员变量，Map 的键为 String 类型，值为 T 类型。
分别创建以下方法：
public void save(String id,T entity)： 保存 T 类型的对象到 Map 成员变量中
public T get(String id)：从 map 中获取 id 对应的对象
public void update(String id,T entity)：替换 map 中 key 为 id 的内容,改为 entity 对象
public List list()：返回 map 中存放的所有 T 对象
public void delete(String id)：删除指定 id 对象
定义一个 User 类：
该类包含：private 成员变量（int 类型） id，age；（String 类型）name。
定义一个测试类：
创建 DAO 类的对象， 分别调用其 save、get、update、list、delete 方法来操作 User 对象，使用 Junit 单元测试类进行测试。
/**
* 定义个泛型类 DAO，在其中定义一个Map 成员变量，Map 的键为 String 类型，值为 T 类型。
分别创建以下方法：
public void save(String id,T entity)： 保存 T 类型的对象到 Map 成员变量中
public T get(String id)：从 map 中获取 id 对应的对象
public void update(String id,T entity)：替换 map 中key为id的内容,改为 entity 对象
public List list()：返回 map 中存放的所有 T 对象
public void delete(String id)：删除指定 id 对象
*
*/
public class DAO<T> {
private Map<String,T> map = new HashMap<String,T>();
//保存 T 类型的对象到 Map 成员变量中
public void save(String id,T entity){
map.put(id,entity);
}
//从 map 中获取 id 对应的对象
public T get(String id){
return map.get(id);
}
//替换 map 中key为id的内容,改为 entity 对象
public void update(String id,T entity){
if(map.containsKey(id)){
map.put(id,entity);
}
}
//返回 map 中存放的所有 T 对象
public List<T> list(){
//错误的：
// Collection values = map.values();
// return (List) values;
//正确的：
ArrayList<T> list = new ArrayList<>();
Collection<T> values = map.values();
for(T t : values){
list.add(t);
}
return list;
}
//删除指定 id 对象
public void delete(String id){
map.remove(id);
}
}
/**
* 定义一个 User 类：
该类包含：private成员变量（int类型） id，age；（String 类型）name。
*/
public class User {
private int id;
private int age;
private String name;
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public User(int id, int age, String name) {
this.id = id;
this.age = age;
this.name = name;
}
public User() {
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"id=" + id +
", age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
User user = (User) o;
if (id != user.id) return false;
if (age != user.age) return false;
return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
}
@Override
public int hashCode() {
int result = id;
result = 31 * result + age;
result = 31 * result + (name != null ? name.hashCode() : 0);
return result;
}
}
/**
* 创建 DAO 类的对象， 分别调用其 save、get、update、list、delete 方法来操作 User 对象，
使用 Junit 单元测试类进行测试。
*/
public class DAOTest {
public static void main(String[] args) {
DAO<User> dao = new DAO<User>();
dao.save("1001",new User(1001,34,"周杰伦"));
dao.save("1002",new User(1002,20,"昆凌"));
dao.save("1003",new User(1003,25,"蔡依林"));
dao.update("1003",new User(1003,30,"方文山"));
dao.delete("1002");
List<User> list = dao.list();
// System.out.println(list);
list.forEach(System.out::println);
}
}