11-java泛型总结

java泛型总结

   1.1 什么是泛型

                        

      1.1.1 泛型是Java SE 1.5的新特性，泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。
      1.1.2 这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。
   1.2 不使用泛型和使用泛型的对比
      1.2.1 在Java SE 1.5之前，没有泛型的情况的下，通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”，
            “任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换，而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。
        对于强制类型转换错误的情况，编译器可能不提示错误，在运行的时候才出现异常，这是一个安全隐患。
      1.2.2 泛型的好处是在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，提高代码的重用率。
   1.3 泛型的规则和限制
      1.3.1 泛型的类型参数只能是类类型（包括自定义类），不能是基本数据类型。
      1.3.2 同一种泛型可以对应多个版本（因为参数类型是不确定的），不同版本的泛型类实例是不兼容的。
      1.3.3 泛型的类型参数可以有多个。
      1.3.4 泛型的参数类型可以使用extends语句，例如<T extends superclass>。习惯上称为“有界类型”。
      1.3.5 泛型的参数类型还可以是通配符类型。例如Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String")。
      1.3.6 参数化类型可以引用一个原始类型的对象。
      1.3.7 原始类型也可以引用一个参数化类型的对象。
   1.4 ArrayList<E> 类定义和ArrayList<Integer>类中涉及术语：
      1.4.1 整个ArrayList<E>称为泛型类型。
      1.4.2 ArrayList<E>中的E称为类型变量或类型参数。
      1.4.3 整个ArrayList<Integer>称为参数化的类型。
      1.4.4 ArrayList<Integer>中的Integer称为类型参数的实例或实际类型参数
      1.4.5 ArrayList<Integer>中的<>念着typeof
      1.4.6 ArrayList称为原始类型。
   1.5 泛型的使用原理：
      泛型是提供给javac编译器使用的，可以限定集合中的输入类型，让编译器挡住源程序中的非法输入，
      编译器编译带类型说明的集合时会去除掉“类型”信息，使程序运行效率不受影响。
      对于参数化的泛型类型，getClass()方法的返回值和原始类型完全一样。
      由于编译生成的字节码会去掉泛型的类型信息，只要能跳过编译器，
      就可以往某个泛型集合中加入其它类型的数据，例如，用反射得到集合对象，再调用其add方法即可。
   使用泛型和没有使用泛型的对比
   使用泛型的例子：

[java] view plaincopyprint?

1. public class GenDemo {  
2.     public static void main(String[] args) {  
3.         // 定义泛型类Gen的一个Integer版本  
4.         Gen<Integer> intOb = new Gen<Integer>(88);  
5.         intOb.showType();  
6.         int i = intOb.getOb();  
7.         System.out.println("value= " + i);  
8.         System.out.println("----------------------------------");  
9.         // 定义泛型类Gen的一个String版本  
10.         Gen<String> strOb = new Gen<String>("Hello Gen!");  
11.         strOb.showType();  
12.         String s = strOb.getOb();  
13.         System.out.println("value= " + s);  
14.     }  
15. }  
16. class Gen<T> {  
17.     private T ob; // 定义泛型成员变量  
18.   
19.     public Gen(T ob) {  
20.         this.ob = ob;  
21.     }  
22.     public T getOb() {  
23.         return ob;  
24.     }  
25.     public void setOb(T ob) {  
26.         this.ob = ob;  
27.     }  
28.     public void showType() {  
29.         System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());  
30.     }  
31. }  

   没有使用泛型的例子

[java] view plaincopyprint?

1. public class GenDemo2 {  
2.     public static void main(String[] args) {  
3.         // 定义类Gen2的一个Integer版本  
4.         Gen2 intOb = new Gen2(new Integer(88));  
5.         intOb.showTyep();  
6.         int i = (Integer) intOb.getOb();  
7.         System.out.println("value= " + i);  
8.         System.out.println("---------------------------------");  
9.         // 定义类Gen2的一个String版本  
10.         Gen2 strOb = new Gen2("Hello Gen!");  
11.         strOb.showTyep();  
12.         String s = (String) strOb.getOb();  
13.         System.out.println("value= " + s);  
14.     }  
15. }  
16.   
17. class Gen2 {  
18.     private Object ob; // 定义一个通用类型成员  
19.     public Gen2(Object ob) {  
20.         this.ob = ob;  
21.     }  
22.     public Object getOb() {  
23.         return ob;  
24.     }  
25.     public void setOb(Object ob) {  
26.         this.ob = ob;  
27.     }  
28.     public void showTyep() {  
29.         System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());  
30.     }  
31. }  

    运行结果：
    两个例子运行Demo结果是相同的,控制台输出结果如下：
    T的实际类型是:
    java.lang.Integer
    value= 88
    ----------------------------------
    T的实际类型是: java.lang.String
    value= Hello Gen!
    Process finished with exit code 0

   java1.5之前类似泛型功能的示例和1.5之后使用泛型替代之前的写法。
   原始代码

[java] view plaincopyprint?

1. /* 
2.  * 有两个类如下，要构造两个类的对象，并打印出各自的成员x。 
3.  */  
4. public class StringFoo {  
5.     private String x;  
6.   
7.     public StringFoo(String x) {  
8.         this.x = x;  
9.     }  
10.   
11.     public String getX() {  
12.         return x;  
13.     }  
14.   
15.     public void setX(String x) {  
16.         this.x = x;  
17.     }  
18. }  
19. public class DoubleFoo {  
20.     private Double x;  
21.   
22.     public DoubleFoo(Double x) {  
23.         this.x = x;  
24.     }  
25.   
26.     public Double getX() {  
27.         return x;  
28.     }  
29.   
30.     public void setX(Double x) {  
31.         this.x = x;  
32.     }  
33. }  

       重构
    因为上面的类中，成员和方法的逻辑都一样，就是类型不一样，因此考虑重构。Object是所有类的父类，
    因此可以考虑用Object做为成员类型，这样就可以实现通用了，实际上就是“Object泛型”，暂时这么称呼。

[java] view plaincopyprint?

1. public class ObjectFoo {  
2.     private Object x;  
3.   
4.     public ObjectFoo(Object x) {  
5.         this.x = x;  
6.     }  
7.   
8.     public Object getX() {  
9.         return x;  
10.     }  
11.   
12.     public void setX(Object x) {  
13.         this.x = x;  
14.     }  
15. }  

    写出Demo方法如下：

[java] view plaincopyprint?

1. public class ObjectFooDemo {  
2.     public static void main(String args[]) {  
3.         ObjectFoo strFoo = new ObjectFoo(new StringFoo("Hello Generics!"));  
4.         ObjectFoo douFoo = new ObjectFoo(new DoubleFoo(33));  
5.         ObjectFoo objFoo = new ObjectFoo(new Object());  
6.         System.out.println("strFoo.getX=" + (StringFoo) strFoo.getX());  
7.         System.out.println("douFoo.getX=" + (DoubleFoo) douFoo.getX());  
8.         System.out.println("objFoo.getX=" + objFoo.getX());  
9.     }  
10. }  

    运行结果如下：
    strFoo.getX=Hello Generics!
    douFoo.getX=33.0
    objFoo.getX=java.lang.Object@19821f
    解说：在Java 5之前，为了让类有通用性，往往将参数类型、返回类型设置为Object类型，当获取这些返回类型来使用时候，
    必须将其“强制”转换为原有的类型或者接口，然后才可以调用对象上的方法。
   泛型来实现
    强制类型转换很麻烦，我还要事先知道各个Object具体类型是什么，才能做出正确转换。
    否则，要是转换的类型不对，比如将“Hello Generics!”字符串强制转换为Double,那么编译的时候不会报错，
    可是运行的时候就不行了，改用 Java5泛型来实现。

[java] view plaincopyprint?

1. public class GenericsFoo<T> {  
2.     private T x;  
3.     public GenericsFoo(T x) {  
4.         this.x = x;  
5.     }  
6.     public T getX() {  
7.         return x;  
8.     }  
9.     public void setX(T x) {  
10.         this.x = x;  
11.     }  
12. }  
13. public class GenericsFooDemo {  
14.     public static void main(String args[]) {  
15.         GenericsFoo<String> strFoo = new GenericsFoo<String>("Hello Generics!");  
16.         GenericsFoo<Double> douFoo = new GenericsFoo<Double>(new Double("33"));  
17.         GenericsFoo<Object> objFoo = new GenericsFoo<Object>(new Object());  
18.         System.out.println("strFoo.getX=" + strFoo.getX());  
19.         System.out.println("douFoo.getX=" + douFoo.getX());  
20.         System.out.println("objFoo.getX=" + objFoo.getX());  
21.     }  
22. }  

    运行结果：
    strFoo.getX=Hello Generics!
    douFoo.getX=33.0
    objFoo.getX=java.lang.Object@19821f
    和使用“Object泛型”方式实现结果的完全一样，但是这个Demo简单多了，里面没有强制类型转换信息。
   1.6 下面解释一下上面泛型类的语法：
      1.6.1 使用<T>来声明一个类型持有者名称，然后就可以把T当作一个类型代表来声明成员、参数和返回值类型。
      1.6.2 class GenericsFoo<T> 声明了一个泛型类，这个T没有任何限制，实际上相当于Object类型，
            实际上相当于 class GenericsFoo<T extends Object>。
      1.6.3 与Object泛型类相比，使用泛型所定义的类在声明和构造实例的时候，
            可以使用“<实际类型>”来一并指定泛型类型持有者的真实类型。类如
        GenericsFoo<Double> douFoo=new GenericsFoo<Double>(new Double("33"));
      1.6.4 也可以在构造对象的时候不使用尖括号指定泛型类型的真实类型，但是你在使用该对象的时候，就需要强制转换了。
            比如：GenericsFoo douFoo=new GenericsFoo(new Double("33"));
      1.6.5 当构造对象时不指定类型信息的时候，默认会使用Object类型，这也是要强制转换的原因。

2. 限制泛型

   2.1 在上面的例子中，由于没有限制class GenericsFoo<T>类型持有者T的范围，实际上这里的限定类型相当于Object，
       这和“Object泛型”实质是一样的。限制比如我们要限制T为集合接口类型。只需要这么做：
       class GenericsFoo<T extends Collection>，这样类中的泛型T只能是Collection接口的实现类，
       传入非Collection接口编译会出错。
           注意：<T extends Collection>这里的限定使用关键字extends，后面可以是类也可以是接口。
           但这里的extends已经不是继承的含义了，应该理解为T类型是实现Collection接口的类型，或者T是继承了XX类的类型。
      下面继续对上面的例子改进，我只要实现了集合接口的类型：

[java] view plaincopyprint?

1. public class CollectionGenFoo<T extends Collection> {  
2.     private T x;  
3.     public CollectionGenFoo(T x) {  
4.         this.x = x;  
5.     }  
6.     public T getX() {  
7.         return x;  
8.     }  
9.     public void setX(T x) {  
10.         this.x = x;  
11.     }  
12. }  

      实例化的时候可以这么写：

[java] view plaincopyprint?

1. public class CollectionGenFooDemo {  
2.     public static void main(String args[]) {  
3.         CollectionGenFoo<ArrayList> listFoo = null;  
4.         listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());  
5.         // 出错了,不让这么干。  
6.         // 原来作者写的这个地方有误，需要将listFoo改为listFoo1  
7.         // CollectionGenFoo<Collection> listFoo1 = null;  
8.         // listFoo1=new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());  
9.         System.out.println("实例化成功!");  
10.     }  
11. }  

    当前看到的这个写法是可以编译通过，并运行成功。可是注释掉的两行加上就出错了，
    因为<T extends Collection>这么定义类型的时候，就限定了构造此类实例的时候T是确定的一个类型。

3. 通配符泛型

   3.1 为了解决类型被限制死了不能动态根据实例来确定的缺点，引入了“通配符泛型”。
   3.2 针对上面的例子，使用通配泛型格式为<? extends Collection>，“？”代表未知类型，
       这个类型是实现Collection接口。那么上面实现的方式可以写为：

[java] view plaincopyprint?

1. public class CollectionGenFooDemo {  
2.     public static void main(String args[]) {  
3.         CollectionGenFoo<ArrayList> listFoo = null;  
4.         listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());  
5.         // 现在不会出错了  
6.         // 原来作者写的这个地方有误，需要将listFoo改为listFoo1  
7.         CollectionGenFoo<? extends Collection> listFoo1 = null;  
8.         listFoo1 = new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());  
9.         System.out.println("实例化成功!");  
10.     }  
11. }  

      3.2.1 如果只指定了<?>，而没有extends，则默认是允许Object及其下的任何Java类了。也就是任意类。
      3.2.2 通配符泛型不单可以向下限制，如<? extends Collection>，还可以向上限制，
            如<? super Double>，表示类型只能接受Double及其上层父类类型，如Number、Object类型的实例。
      3.2.3 泛型类定义可以有多个泛型参数，中间用逗号隔开，还可以定义泛型接口，泛型方法。

     

4. 泛型方法

   4.1 是否拥有泛型方法，与其所在的类是否泛型没有关系。要定义泛型方法，只需将泛型参数列表置于返回值前。
   如：

[java] view plaincopyprint?

1. public class ExampleA {  
2.     public <T> void f(T x) {  
3.         System.out.println(x.getClass().getName());  
4.     }  
5.     public static void main(String[] args) {  
6.         ExampleA ea = new ExampleA();  
7.         ea.f(" ");  
8.         ea.f(10);  
9.         ea.f('a');  
10.         ea.f(ea);  
11.     }  
12. }  

    输出结果：
    java.lang.String
    java.lang.Integer
    java.lang.Character
    ExampleA
   4.2 使用泛型方法时，不必指明参数类型，编译器会自己找出具体的类型。泛型方法除了定义不同，调用就像普通方法一样。
   4.3 一个static方法，无法访问泛型类的类型参数，所以，若要static方法需要使用泛型能力，必须使其成为泛型方法。


总结：java1.5的新特性，之前了解到在java的发展中，1.5是个重大的分水岭。泛型的严格检查机制，极大的提高了程序的安全性，简化了代码，避免了强制类型转换的问题。