黑马程序员——java泛型



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在不用泛型的时候会出现两种情况：

1、需求强转

2、强转后得到的信息可能不正确

Jdk 1.5以前的集合类中存在什么问题

没有定义泛型：
    ArrayList collection = new ArrayList();
    collection.add(1);
    collection.add(1L);
    collection.add("abc");
    int i = (Integer) collection.get(1);//编译要强制类型转换且运行时出错！
有定义泛型

Jdk 1.5的集合类希望你在定义集合时，明确表示你要向集合中装哪种类型的数据，无法加入指定类型以外的数据
ArrayList<Integer> collection2 = new ArrayList<Integer>();
collection2.add(1);
/*collection2.add(1L);
collection2.add(“abc”);*///这两行代码编译时就报告了语法错误
int i2 = collection2.get(0);//不需要再进行类型转换

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，再调用其add方法即可。

 

没有使用泛型时，只要是对象，不管是什么类型的对象，都可以存储进同一个集合中。使用泛型集合，

可以将一个集合中的元素限定为一个特定类型，集合中只能存储同一个类型的对象，这样更安全；

并且当从集合获取一个对象时，编译器也可以知道这个对象的类型，不需要对对象进行强制类型转换，

这样更方便。 在JDK 1.5中，你还可以按原来的方式将各种不同类型的数据装到一个集合中，

但编译器会报告unchecked警告【和过时方法一样，可以用@SuppressWarning来去掉提示】。

引入泛型以后，前面讲解反射的代码就可以改写成如下形式了，这种情况下创建实例对象时

不需要类型转换： Class clazzString1 = String.class; Constructor constructor1 = clazzString1.getConstructor(StringBuffer.class);//这里先故意把<String>改成<Object>

会看到编译器报错，

String str3 = constructor1.newInstance(/*"abc"*/new StringBuffer("abc"));

String str4 = clazzString1.newInstance();

我是怎么知道什么情况下可以用泛型的啊？这看类的定义，只有类被定义成了泛型，才可以对其进行参数化应用。

用下面的代码查看getClass()方法返回的结果已经去掉了“类型”信息。
System.out.println(new ArrayList<Integer>().getClass().getName());
System.out.println(new ArrayList<String>().getClass().getName());

JDK 1.5中引入范型后，Object.getClass()方法的定义如下：
public final Class<? extends Object> getClass()
这说明((Test)obj).getClass()语句返回的对象类型为Class<? extends Test>，

而Class<T>的newInstance()方法的定义如下：
public T newInstance() throws InstantiationException,IllegalAccessException
即对于编译器看来，Class<Test>的newInstance()方法的对象类型为Test，而((Test)obj).getClass()返回的为对象类型为Class<? extends Test>，所以，编译器认为((Test)obj).getClass().newInstance()返回的对象类型为Test。

下面这两行代码之所以无法通过编译
           Class c = ((Test)obj).getClass(); //这里把Class<? extends Test>强转成了Class
           c.newInstance().func();
是因为((Test)obj).getClass()返回的为对象类型为Class<? extends Test>，但是我们在第一行将结果强制转换成了Class，然后再去调用Class的newInstance方法，而不是去调用Class<Test>的newInstance方法，编译器当然不再认为Class的newInstance方法返回的对象为Test了。

ArrayList<E>类定义和ArrayList<Integer>类引用中涉及如下术语：
整个称为ArrayList<E>泛型类型
ArrayList<E>中的E称为类型变量或类型参数
整个ArrayList<Integer>称为参数化的类型【就是已经处理过了，参数已经处理了】
ArrayList<Integer>中的Integer称为类型参数的实例或实际类型参数
ArrayList<Integer>中的<>念着typeof
ArrayList称为原始类型

参数化类型与原始类型的兼容性：
参数化类型可以引用一个原始类型的对象，编译报告警告，例如， Collection<String> c = new Vector();//可不可以，不就是编译器一句话的事吗？需要兼容以前的程序
原始类型可以引用一个参数化类型的对象，编译报告警告，例如， Collection c = new Vector<String>();//原来的方法接受一个集合参数，新的类型也要能传进去

 

参数化类型不考虑类型参数的继承关系：

Vector<String> v = new Vector<Object>

Vector<Object> v = new Vector<String>();//也错误

 

编译器不允许创建泛型变量的数组。即在创建数组实例时，

数组的元素不能使用参数化的类型，例如，下面语句有错误：

Vector vectorList[] = new Vector[10];

考题：下面的代码会报错误吗？

Vector v1 = new Vector(); //把参数化类型给原始类型，可以通过

Vector<Object> //把原始类型赋值给参数化类型，也是可以的

 

Collection cols = new ArrayList<Object>();//参数化类型赋值给原始类型，可以

ArrayList<String> al = col;//这里错误，显示不兼容类型

【此时编译器会严格的检查语法规则，是一行一行代码的执行，不会考虑运行结果】

 

3. 泛型中的类型参数严格说明集合中装载的数据类型是什么和可以加入什么类型的数据，记住:Collection<String>和Collection<Object>

 

 

 

问题：定义一个方法，该方法用于打印出任意参数化类型的集合中的所有数据，该方法如何定义呢？

错误方式：

public static void printCollection(Collection<Object> cols) {for(Object obj:cols) {System.out.println(obj);}/* cols.add("string");//没错 cols = new HashSet<Date>();//会报告错误：不兼容的类型*/}

public static void printCollection(Collection<?> cols) {for(Object obj:cols) {System.out.println(obj);}//cols.add("string");//错误，因为它不知自己未来匹配就一定是String，不能调用与类型有关的方法cols.size();//没错，此方法与类型参数没有关系 cols = new HashSet<Date>();}

总结：
使用?通配符可以引用其他各种参数化的类型，?通配符定义的变量主要用作引用，

可以调用与参数化无关的方法，不能调用与参数化有关的方法。

/*Cols<Object>中的Object只是说明Cols<Object>

Cols<Object>是一种具体类型，new HashSet<Date>也是一种具体类型，两者没有兼容性问题。
*/

 

Collection<?>  a可以与任意参数化的类型匹配，但到底匹配的是什么类型，只有以后才知道，所以，
a=new ArrayList<Integer>和a=new ArrayList<String>都可以， 但a.add(new Date())或a.add(“abc”)都不行，

泛型中的？通配符的扩展

限定通配符的上边界：

正确：Vector<? extends Number> x = new Vector<Integer>();
错误：Vector<? extends Number> x = new Vector<String>();

限定通配符的下边界：

正确：Vector<? super Integer> x = new Vector<Number>();
错误：Vector<? super Integer> x = new Vector<Byte>();

提示：

限定通配符总是包括自己。
?只能用作引用，不能用它去给其他变量赋值
    Vector<? extends Number> y = new Vector<Integer>();
    Vector<Number> x = y;
上面的代码错误，原理与Vector<Object> = new Vector<String>();

相似，    只能通过强制类型转换方式来赋值。

在帮助文档中，Class.forName(String name)返回的是Class<?>,这里的问号可以代表任何类型，

但是不能在其中填入任何类型。

如：Class<String> c = Class.forName("String”)；//错误的

就好比Class<String> cs = Class<?> c = Class.forName(“String”);

 

 

泛型集合综合案例：

 

Map<String,Integer> map = new TreeMap<String,Integer>();//定义一个mapmap.put("dong1",21);map.put("dong2",22);map.put("dong3",23);map.put("dong4",24);Set<Map.Entry<String,Integer>> entrySet = map.entrySet();//这里的entry要大写--->Entryfor (Map.Entry<String,Integer> entry:entrySet )//同上{System.out.println(entry.getValue());System.out.println(entry.getKey());}

 

对在jsp页面中也经常要对Set或Map集合进行迭代：

<c:forEach items=“${map}” var=“entry”>    ${entry.key}:${entry.value}</c:forEach>

 

Java的泛型方法没有C++模板函数功能强大，java中的如下代码无法通过编译：

<T> T add(T x,T y) {        return (T) (x+y);        //return null;    }

用于放置泛型的类型参数的尖括号应出现在方法的其他所有修饰符之后和在方法的返回类型之前，也就是紧邻返回值之前。按照惯例，类型参数通常用单个大写字母表示。
交换数组中的两个元素的位置的泛型方法语法定义如下：
static <E> void swap(E[] a, int i, int j) {
    E t = a[i];
    a[i] = a[j];
    a[j] = t;
}//或用一个面试题讲：把一个数组中的元素的顺序颠倒一下
只有引用类型才能作为泛型方法的实际参数，swap(new int[3],3,5);语句会报告编译错误。

除了在应用泛型时可以使用extends限定符，在定义泛型时也可以使用extends限定符，例如，Class.getAnnotation()方法的定义。并且可以用&来指定多个边界，如<V extends Serializable & cloneable> void method(){}
普通方法、构造方法和静态方法中都可以使用泛型。
也可以用类型变量表示异常，称为参数化的异常，可以用于方法的throws列表中，但是不能用于catch子句中。
在泛型中可以同时有多个类型参数，在定义它们的尖括号中用逗号分，例如：
public static <K,V> V getValue(K key) { return map.get(key);}

 

 

 

1.Java中的泛型类型（或者泛型）类似于 C++ 中的模板。但是这种相似性仅限于表面，Java 语言中的泛型基本上完全是在编译器中实现，用于编译器执行类型检查和类型推断，然后生成普通的非泛型的字节码，这种实现技术称为擦除（erasure）（编译器使用泛型类型信息保证类型安全，然后在生成字节码之前将其清除）。这是因为扩展虚拟机指令集来支持泛型被认为是无法接受的，这会为 Java 厂商升级其 JVM 造成难以逾越的障碍。所以，java的泛型采用了可以完全在编译器中实现的擦除方法。 
例如，下面这两个方法，编译器会报告错误，它不认为是两个不同的参数类型，而认为是同一种参数类型。
private static void applyGeneric(Vector<String> v){}

private static void applyGeneric(Vector<Date> v){}

2.
测试代码：

String[] strs = new String[]{"a","b","c"};swap(strs,1,2);System.out.println(Arrays.asList(strs));

3. 只有引用类型才能作为泛型方法的实际参数，对于add方法，使用基本类型的数据进行测试没有问题，这是因为自动装箱和拆箱了。 swap(new int[3],3.5);语句会报告编译错误，这是因为编译器不会对new int[3]中的int自动拆箱和装箱了，因为new int[3]本身已经是对象了，你想要的有可能就是int数组呢？它装箱岂不弄巧成拙了。

4.用下面的代码说明对异常如何采用泛型：

private static <T extends Exception> sayHello() throws T{try{}catch(Exception e){//这里不能定义成T e，必须明确catch哪个异常   throw (T)e;}}

泛型方法的练习题

 

//1、编写一个泛型方法，自动将Object类型的对象转换成其他类型。@SuppressWarnings("unchecked")public static <T> T change(Object obj){return (T)obj;}

//2、定义一个方法，可以将任意类型的数组中的所有元素填充为相应类型的某个对象。public static <T> T[] fill(T[] c,T obj)//只是填充，所以返回还是数组{for (int i = 0; i < c.length; i++) {c[i] = obj;}return  c;}

//3、采用自定泛型方法的方式打印出任意参数化类型的集合中的所有内容。public static <T> void print1(Collection<T> c)//采用泛型方法打印{for (T t : c) {System.out.println(t);}}public static <T> void print1(Collection<T> c,T e)//采用泛型方法就可以用到集合的增减方法，通配符方式就不行了，//因为通配符方式只能调用与参数化无关的方法{for (T t : c) {System.out.println(t);}c.add(e);}public static  void print2(Collection<?> c)//用通配符方案打印数据{for (Object object : c) {System.out.println(object);}}

 

在这种情况下，前面的通配符方案要比范型方法更有效，当一个类型变量用来表达两个参数之间或者参数和返回值之间的关系时，即同一个类型变量在方法签名的两处被使用，或者类型变量在方法体代码中也被使用而不是仅在签名的时候使用，才需要使用范型方法。

以下两个例子需要使用泛型方法进行定义，如果使用如下形式：
static void copy(Collection a, Object[] b);
有可能出现A类型的数据复制进B类型的数组中的情况。
使用泛型方法的定义形式为：
static <T> void copy(Collection<T> a,T[] b);

//4、定义一个方法，把任意参数类型的集合中的数据安全地复制到相应类型的数组中。public static <T> T[] copyToArray1(Collection<T> c,T[] t ){int i = 0;Iterator<T> it = c.iterator();while(it.hasNext()){t[i] = it.next();++i;}return t;}下面为举例说明：

 1、copyToArray1(new ArrayList(),new String[10]);//参数中的泛型参数传入String数组，那么泛型参数就变成String[]，返回值的类型参数也变成String 2、copyToArray1(new ArrayList(),new Date[10]);//参数中的泛型参数传入Date数组，那么泛型参数就变成Date[]，返回值的类型参数也变成Date 3、copyToArray1(new ArrayList(),new int[10]);//此时的数组泛型参数不能以int型数组数组传入，只能以引用类型的数组传入

第三个例子会报一个错误：The method copyToArray1(Collection<T>, T[]) in the type GenericDemo is not applicable【合适的】 for the arguments (ArrayList, int[])

//5、定义一个方法，把任意参数类型的一个数组中的数据安全地复制到相应类型的另一个数组中。public static <T> T[] copyToArray2(T[] dest,T[] src){for (int i = 0; i < src.length; i++) {dest[i]  = src[i];}return dest;}

下面为举例说明：

1、copyToArray2(new Float[1],new Integer[10]);//Float和Integer的最小公倍数是：Number2、copyToArray2(new Date[10],new Integer[10]);//Date和Integer的最小公倍数是：Object3、copyToArray2(new Date[10],new int[10]);//此时的数组泛型参数不能以int型数组数组传入，只能以引用类型的数组传入

第三个例子会报一个错误：The method copyToArray2(T[], T[]) in the type GenericDemo is not applicable【合适的】 for the arguments (Date[], int[])

 

 

类型参数的类型推断

编译器判断范型方法的实际类型参数的过程称为类型推断，类型推断是相对于知觉推断的，其实现方法是一种非常复杂的过程。
根据调用泛型方法时实际传递的参数类型或返回值的类型来推断，具体规则如下：

1、当某个类型变量只在整个参数列表中的所有参数和返回值中的一处被应用了，

那么根据调用方法时该处的实际应用类型来确定，这很容易凭着感觉推断出来，

即直接根据调用方法时传递的参数类型或返回值来决定泛型参数的类型，例如：
     swap(new String[3],3,4)  --->     static <E> void swap(E[] a, int i, int j)

2、当某个类型变量在整个参数列表中的所有参数和返回值中的多处被应用了，

如果调用方法时这多处的实际应用类型都对应同一种类型来确定，这很容易凭着感觉推断出来，

例如：
     add(3,5) --->   static <T> T add(T a, T b) 

3、当某个类型变量在整个参数列表中的所有参数和返回值中的多处被应用了，

如果调用方法时这多处的实际应用类型对应到了不同的类型， 并且使用返回值，

这时候优先考虑返回值的类型，例如，下面语句实际对应的类型就是Integer了，

编译将报告错误，将变量x的类型改为float，对比eclipse报告的错误提示，

接着再将变量x类型改为Number，则没有了错误：
     int x =(3,3.5f)   ---> static <T> T add(T a, T b)

 

4、当某个类型变量在整个参数列表中的所有参数和返回值中的多处被应用了，

如果调用方法时这多处的实际应用类型对应到了不同的类型，且没有使用返回值，

这时候取多个参数中的最大交集类型，例如，下面语句实际对应的类型就是Number了，

编译没问题，只是运行时出问题：
     fill(new Integer[3],3.5f)   ---> static <T> void fill(T[] a, T v) (取最大交集）

5、参数类型的类型推断具有传递性，下面第一种情况推断实际参数类型为Object，编译没有问题，

而第二种情况则根据参数化的Vector类实例将类型变量直接确定为String类型，编译将出现问题：
    copy(new Integer[5],new String[5]) >  static <T> void copy(Collection<T> a , T[] b);

 

 

问题：泛型中的T表示的是哪种类型？

答：T可以用引用型的对象来表示，传入一个引用对象类型，那么T就表示这个，如果参数中有两个T，

      那么就会根据这两个类型来找到最大的交叉集，形象点是：找到最小公倍数，如：<? extends Object>

 
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如果类的实例对象中的多处都要用到同一个泛型参数，即这些地方引用的泛型类型要保持同一个实际类型时，这时候就要采用泛型类型的方式进行定义，也就是类级别的泛型，语法格式如下：
    public class GenericDao<T> {
        private T field1;
        public void save(T obj){}
        public T getById(int id){}
    }
类级别的泛型是根据引用该类名时指定的类型信息来参数化类型变量的，例如，如下两种方式都可以：
GenericDao<String> dao = null;
new genericDao<String>();
注意：
在对泛型类型进行参数化时，类型参数的实例必须是引用类型，不能是基本类型。

当一个变量被声明为泛型时，只能被实例变量、方法和内部类调用，而不能被静态变量和静态方法调用。

因为静态成员是被所有参数化的类所共享的，所以静态成员不应该有类级别的类型参数。

注意：下面图片中所定义的泛型方法中的类型变量跟类的泛型参数没有关系的

问题：类中只有一个方法需要使用泛型，是使用类级别的泛型，还是使用方法级别的泛型？

答：用方法级别的泛型就可以，如果用到类级别的，那么这个类的可用范围就会变得小很多，没必要为一个方法去设置类级别泛型

 

通过反射获得泛型的参数化类型

在框架中，如果要想知道参数Vector<Date>中装的是什么数据,我们在用反射怎么可以得到Vector中装的是什么类型的对象，再创建相应的对象

//被反射取泛型参数的方法public static void set(Vector<String> v){}//取泛型方法参数的具体实现Method setMethod = GenericDemo.class.getMethod("set", Vector.class);Type[] types = setMethod.getGenericParameterTypes();System.out.println(types[0]);//得到的结果是：java.util.Vector<java.lang.String>，这样只是知道类型，却无法应用ParameterizedType pType = (ParameterizedType) types[0];//被参数化的类型，需要强转得到System.out.println(pType.getRawType());//得到原始类型：class java.util.VectorSystem.out.println(pType.getActualTypeArguments()[0]);//得到实际类型数组，所以要写个下标得到数据：class java.lang.String}

 
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