黑马程序员--Java面向对象——泛型

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面向对象

泛型(Generic)

入门泛型的基本应用

代码示例：

package com.tuozou.day02;

import java.util.ArrayList;

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) {

ArrayList collection1 = new ArrayList();

collection1.add(1);

collection1.add(1L);

collection1.add("黑马程序员");

int i = (Integer)collection.get(1);

}

}

由上面的示例可以看到，在使用泛型技术以前，集合元素提取之后一定要进行强制类型转换，并且运行时还可能会出错。

Exception in thread "main"java.lang.ClassCastException: java.lang.Long cannot be cast to java.lang.Integer

at com.tuozou.day02.GenericTest.main(GenericTest.java:15)

JDK 1.5的集合类希望在定义集合时，明确表示要向集合中装哪种类型的数据，无法装入指定类型以外的数据，否则在编译的时候就会报错。

Java 5.0代码图例：

总结：

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。如果存储的

元素不是指定的类型，那么编译将会报错，把运行时的问题转换到了编译时期。

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：

泛型的好处

1：把运行时的异常转到了编译时期。

2：避免了程序员强制类型的转换。

Java 5.0 代码示例：

package com.tuozou.day02;

import java.lang.reflect.Constructor;

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) throws Exception{

Constructor<String> constructor = 

String.class.getConstructor(StringBuffer.class);

String str = constructor.newInstance(

new StringBuffer("黑马程序员"));

System.out.println(str);

}

}

什么时候定义泛型？

当我们定义方法的时候，由于不知道调用者会传入什么样的参数，这时候我们就可以定义泛型，

但是当调用者在使用方法的时候，肯定知道自己需要传入什么样类型的参数，所以当调用者调用的时候，就要传入

具体的引用数据类型。

（不传入泛型的时候，那默认的类型就是Object）

泛型的内部原理及更深应用

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。

但是，编译器编译带类型说明的集合时会去除掉“类型”信息，目的就是使程序运行效率不受影响。

因此，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。（也称泛型的擦除）。

Java 5.0 代码示例：

package com.tuozou.day02;

import java.util.ArrayList;

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) throws Exception {

ArrayList<String> collection1 =new ArrayList<String>();

ArrayList<Integer> collection2 =new ArrayList<Integer>();

System.out.println(collection1.getClass()==collection2.getClass());

}

}

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。

Java 5.0 代码示例：

package com.tuozou.day02;

import java.util.ArrayList;

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) throws Exception{

ArrayList<Integer> collection1 =new ArrayList<Integer>();

collection1.add(null);

collection1.getClass().getMethod("add",Object.class)

.invoke(collection1,"黑马程序员");

System.out.println(collection1);

}

}

泛型了解

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

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> v =new Vector();//考虑到对以前代码的兼容性，编译器是可以通过的。

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 v =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>();//错误!不写<Object>没错，写了就是明知故犯

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

注意： 

假设Vector<String> v = new Vector<Object>();可以的话，那么以后从v中取出的对象当作String用，而v实际指

向的对象中可以加入任意的类型对象。

假设Vector<Object> v = new Vector<String>(); 可以的话，那么以后可以向v中加入任意的类型对象，而v实际

指向的集合中只能装String类型的对象。

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<Integer> vectorList[] = new Vector<Integer>[10];

思考题：下面的代码会报错误吗？

Vector v1 =new Vector<String>();

Vector<Object> v = v1;

答案：编译的时候是不会报错的，因为编译器是一行一行按照语法检查代码的，因此不会出错。

泛型的通配符扩展应用

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？

如果将printCollection中的参数设置为Collection<Object>类型，那么传入参数的时候，如果参数化的类型是其他类

型，就会报错。

泛型的通配符：

？就是通配符，什么意思呢？

当我们定义类，方法（参数）不确定的时候，可以用？来表示。

例如：

public void getId（<?> e）{}

由于在方法中，传入的数据类型不确定，所以用到了泛型，但是在调用的时候，调用者肯定知道。

如：

int i = 98;

getId(i);

String s ="98";

getId(s);

这个方法可以接受任意类型的参数但是在说泛型定义，自己有没有觉得不合适呢？

有，因为泛型就是要限制传递参数类型的，但是又可以接收任意的类型。

但是呢，有时候我们需要的是把一个体系全部的纳入到泛型之中，这时候该怎么做呢？

通配符，我们可以通过继承来实现。（所以就有了泛型的限定）

Java 5.0 代码示例：

package com.tuozou.day02;

import java.util.ArrayList;

import java.util.Collection;

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) throws Exception {

ArrayList<String> list =new ArrayList<String>();

list.add(null);

printCollection(list);

}

public static void printCollection(Collection<?> collection) {

for (Object obj : collection) {

System.out.println(obj);

}

collection.add(null);

/*

 * 当然了集合存储的是对象，每个对象都有一个值 就是null，

 * 所以，调用add方法没有报错。

 */

//System.out.println(collection.add(1));

/*

 * 如果添加明确的类型，那么将会报错。

*/

System.out.println(collection.size());

}

}

Java 5.0中使用?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。

此时，printCollection方法中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。

例如：Collection类中的add(E e)方法就与参数化有关，不能调用。size()方法与参数化无关就可以调用。

泛型的限定

限定通配符的上边界：

正确：Vector<? extends Number> v = new Vector<Integer>();

错误：Vector<? extends Number>v = new Vector<String>();

限定通配符的下边界：

正确：Vector<? super Integer>v =new Vector<Number>();

错误：Vector<? super Integer>v =new Vector<Byte>();

注意：限定通配符总是包括自己。

泛型上限

<? extends Collection>这被我们称之为上限，因为只能作用到其最顶层（父类），

通过这样的定义，可以把其子类当做参数来传递，这主要使用在添加的。

因为在取出的时候方便，不用再进行类型的判断。

既然有了上限：那么自然的就会有下限。

泛型下限

<? super Comparable> 这就是下限，通常用来进行比较。

比较的时候既可以使用自己的比较器，也可以使用父类的比较器。

泛型集合类的综合案例

1.使用迭代器迭代泛型集合中的元素。

2.使用增强for循环迭代泛型集合中的元素。

3.获取泛型集合中的元素进行操作。

Java 5.0 代码示例：

package com.tuozou.day02;

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

import java.util.Set;

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) {

HashMap<String, Integer> map = hashMap();

forEach_KeySet(map);

forEach_Map_Entry(map);

}

private static HashMap<String,Integer> hashMap() {

HashMap<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();

map.put("黑马程序员——小鑫", 21);

map.put("黑马程序员——新长城", 19);

map.put("黑马程序员——Xcc", 22);

return map;

}

private static void forEach_KeySet(HashMap<String, Integer> map) {

Set<String> keySet = map.keySet();

for (String key : keySet) {

System.out.println(key+":"+map.get(key));

}

}

private static void forEach_Map_Entry(HashMap<String, Integer> map) {

Set<Map.Entry<String,Integer>> entrySet = map.entrySet();

for(Map.Entry<String,Integer> entry : entrySet){

System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());

}

}

}

自定义泛型方法及其应用

由C++的模板函数引入自定义，如下函数的结构很相似，仅类型不同：

int add(int x,int y) {

return x+y;

}    

float add(float x,float y) {

return x+y;         

}    

double add(double x,double y) {

return x+y;         

}    

C++用模板函数解决，只写一个通用的方法，它可以适应各种类型，示意代码如下：

template<class T>

T add(T x,T y) {

return (T) (x+y);

}

语法：

<T> ，T可以是任意字母，但通常必须要大写。

<T>通常需放在方法的返回值声明之前。

例如：

public static <T> T add(T t);

注意，静态方法不能使用类定义的泛形，而应单独定义泛形。

注意：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){

}

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);

}

因为T类型的对象可能并不具备加法运算的功能。

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。

例如：交换数组中的两个元素的位置的泛型方法语法定义如下：

public static <T>void swap(T[] arr,int x,int y) {

T t = arr[x];

arr[x] =arr[y];

arr[y] = t;

}

Java 5.0 代码示例：

package com.tuozou.day02;

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) {

String[] arr =new String[] { "黑马程序员", "CSDN社区" };

swap(arr, 0, 1);

for (String str : arr) {

System.out.println(str);

}

}

public static <T> void swap(T[] arr, int x, int y) {

T t = arr[x];

arr[x] = arr[y];

arr[y] = t;

}

}

注意：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，这是因为编

译器不会对new int[3]中的int自动拆箱和装箱，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。

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语句中。

例子：

private static <T extends Exception> void sayHello()throws T{

try{

}catch(Exception e){

throw (T)e;

}

}

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);}

自定义泛型方法的练习与类型推断总结

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 autoConvert(Object obj) {

return (T) obj;

}

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> void fillArray(T[] arr, T obj) {

for (int i = 0; i < arr.length; i++) {

System.out.println(arr[i]);

arr[i] = obj;

}

}

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 printCollection(Collection<T> collection){

for(T t:collection){

System.out.println(t);

}

}

定义一个方法，把任意参数类型的数组中的数据安全地复制到相应类型的集合中。

public static <T> void copy(Collection<T> dest, T[] src) {

for (T t : src) {

dest.add(t);

}

}

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> void copy(T[] dest,T[] src){

for(int x=0;x<src.length;x++){

dest[x]=src[x];

}

}

注意：当在main方法执行copy(new Vector<Date>(),new String[10]);的时候就会报错，这也就涉及到了类型参数的类型推断。

类型参数的类型推断

编译器判断泛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：

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 x, int y)

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 x, T y) 

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[] arr, T t) 

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MyEclipse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：
Number x =(3,3.5f)  ---> static <T> T add(T x, T y) 

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(T[] x,T[]  y);

copy(new Vector<String>(), new Integer[5])    --->  static <T>void copy(Collection<T> x , T[] y);

自定义泛型类的应用

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){}

}

Java 5.0 代码示例：

package com.tuozou.day02;

import java.util.Set;

public class GenericDao<E> {

public void add(E obj) {

}

public E findById(int id) {

return null;

}

public void delete(E obj) {

}

public void delete(int id) {

}

public void update(E obj) {

}

public E findByUserName(String name) {

return null;

}

public Set<E> findByConditions(String where) {

return null;

}

}

package com.tuozou.day02;

public class Person {

private String name;

private int age;

public Person(String name,int age) {

this.name = name;

this.age = age;

}

}

package com.tuozou.day02;

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) {

GenericDao<Person> data = new GenericDao<Person>();

data.add(new Person("黑马程序员——新长城",18));

Person p = data.findById(1);

}

}

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<Person> dao = null;

GenericDao<Person> dao =new  GenericDao<Person>();

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。

例如：

解决方法：不要将静态方法的变量的泛型设置为类级别的，设置为方法级别的即可。

通过反射获得泛型的实际类型参数

package com.tuozou.day02;

import java.lang.reflect.Method;

import java.lang.reflect.ParameterizedType;

import java.util.ArrayList;

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) throws Exception {

Method method = GenericTest.class.getMethod("applyGetTpye",ArrayList.class);

ParameterizedType parameterType = (ParameterizedType)method.getGenericParameterTypes()[0];

System.out.println(parameterType.getRawType());

System.out.println(parameterType.getActualTypeArguments()[0]);

}

public static void applyGetTpye(ArrayList<String> list) {

}

}

注意：只通过参数化类型的变量是无法得到实际类型参数的，只能通过将它作为参数的方法才能获取到实际类型参数