Java泛型
来源:互联网 发布:300英雄各级宝石数据 编辑:程序博客网 时间:2024/05/29 09:29
什么是泛型?
泛型,即“参数化类型”。一提到参数,最熟悉的就是定义方法时有形参,然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢?顾名思义,就是将类型由原来的具体的类型参数化,类似于方法中的变量参数,此时类型也定义成参数形式(可以称之为类型形参),然后在使用/调用时传入具体的类型(类型实参)。
看着好像有点复杂,首先我们看采用泛型的写法。
1 public class GenericTest { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 /* 5 List list = new ArrayList(); 6 list.add("qqyumidi"); 7 list.add("corn"); 8 list.add(100); 9 */10 11 List<String> list = new ArrayList<String>();12 list.add("qqyumidi");13 list.add("corn");14 //list.add(100); // 1 提示编译错误15 16 for (int i = 0; i < list.size(); i++) {17 String name = list.get(i); // 218 System.out.println("name:" + name);19 }20 }21 }
采用泛型写法后,在//1处想加入一个Integer类型的对象时会出现编译错误,通过List,直接限定了list集合中只能含有String类型的元素,从而在//2处无须进行强制类型转换,因为此时,集合能够记住元素的类型信息,编译器已经能够确认它是String类型了。
结合上面的泛型定义,我们知道在List中,String是类型实参,也就是说,相应的List接口中肯定含有类型形参。且get()方法的返回结果也直接是此形参类型(也就是对应的传入的类型实参)。下面就来看看List接口的的具体定义:
1 public interface List<E> extends Collection<E> { 2 3 int size(); 4 5 boolean isEmpty(); 6 7 boolean contains(Object o); 8 9 Iterator<E> iterator();10 11 Object[] toArray();12 13 <T> T[] toArray(T[] a);14 15 boolean add(E e);16 17 boolean remove(Object o);18 19 boolean containsAll(Collection<?> c);20 21 boolean addAll(Collection<? extends E> c);22 23 boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);24 25 boolean removeAll(Collection<?> c);26 27 boolean retainAll(Collection<?> c);28 29 void clear();30 31 boolean equals(Object o);32 33 int hashCode();34 35 E get(int index);36 37 E set(int index, E element);38 39 void add(int index, E element);40 41 E remove(int index);42 43 int indexOf(Object o);44 45 int lastIndexOf(Object o);46 47 ListIterator<E> listIterator();48 49 ListIterator<E> listIterator(int index);50 51 List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);52 }
我们可以看到,在List接口中采用泛型化定义之后,中的E表示类型形参,可以接收具体的类型实参,并且此接口定义中,凡是出现E的地方均表示相同的接受自外部的类型实参。
自然的,ArrayList作为List接口的实现类,其定义形式是:
1 public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> 2 implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { 3 4 public boolean add(E e) { 5 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! 6 elementData[size++] = e; 7 return true; 8 } 9 10 public E get(int index) {11 rangeCheck(index);12 checkForComodification();13 return ArrayList.this.elementData(offset + index);14 }15 16 //...省略掉其他具体的定义过程17 18 }
由此,我们从源代码角度明白了为什么//1处加入Integer类型对象编译错误,且//2处get()到的类型直接就是String类型了。
自定义泛型接口、泛型类和泛型方法
从上面的内容中,大家已经明白了泛型的具体运作过程。也知道了接口、类和方法也都可以使用泛型去定义,以及相应的使用。是的,在具体使用时,可以分为泛型接口、泛型类和泛型方法。
自定义泛型接口、泛型类和泛型方法与上述Java源码中的List、ArrayList类似。如下,我们看一个最简单的泛型类和方法定义:
1 public class GenericTest { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 5 Box<String> name = new Box<String>("corn"); 6 System.out.println("name:" + name.getData()); 7 } 8 9 }10 11 class Box<T> {12 13 private T data;14 15 public Box() {16 17 }18 19 public Box(T data) {20 this.data = data;21 }22 23 public T getData() {24 return data;25 }26 27 }
在泛型接口、泛型类和泛型方法的定义过程中,我们常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型形参,由于接收来自外部使用时候传入的类型实参。那么对于不同传入的类型实参,生成的相应对象实例的类型是不是一样的呢?
1 public class GenericTest { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 5 Box<String> name = new Box<String>("corn"); 6 Box<Integer> age = new Box<Integer>(712); 7 8 System.out.println("name class:" + name.getClass()); // com.qqyumidi.Box 9 System.out.println("age class:" + age.getClass()); // com.qqyumidi.Box10 System.out.println(name.getClass() == age.getClass()); // true11 12 }13
由此,我们发现,在使用泛型类时,虽然传入了不同的泛型实参,但并没有真正意义上生成不同的类型,传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个,即还是原来的最基本的类型(本实例中为Box),当然,在逻辑上我们可以理解成多个不同的泛型类型。
究其原因,在于Java中的泛型这一概念提出的目的,导致其只是作用于代码编译阶段,在编译过程中,对于正确检验泛型结果后,会将泛型的相关信息擦出,也就是说,成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。泛型信息不会进入到运行时阶段。
对此总结成一句话:泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型,实际上都是相同的基本类型。
类型通配符
接着上面的结论,我们知道,Box和Box实际上都是Box类型,现在需要继续探讨一个问题,那么在逻辑上,类似于Box和Box是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢?
为了弄清这个问题,我们继续看下下面这个例子:
1 public class GenericTest { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 5 Box<Number> name = new Box<Number>(99); 6 Box<Integer> age = new Box<Integer>(712); 7 8 getData(name); 9 10 //The method getData(Box<Number>) in the type GenericTest is 11 //not applicable for the arguments (Box<Integer>)12 getData(age); // 113 14 }15 16 public static void getData(Box<Number> data){17 System.out.println("data :" + data.getData());18 }19 20 }
我们发现,在代码//1处出现了错误提示信息:The method getData(Box) in the t ype GenericTest is not applicable for the arguments (Box)。显然,通过提示信息,我们知道Box在逻辑上不能视为Box的父类。那么,原因何在呢?
1 public class GenericTest { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 5 Box<Integer> a = new Box<Integer>(712); 6 Box<Number> b = a; // 1 7 Box<Float> f = new Box<Float>(3.14f); 8 b.setData(f); // 2 9 10 }11 12 public static void getData(Box<Number> data) {13 System.out.println("data :" + data.getData());14 }15 16 }17 18 class Box<T> {19 20 private T data;21 22 public Box() {23 24 }25 26 public Box(T data) {27 setData(data);28 }29 30 public T getData() {31 return data;32 }33 34 public void setData(T data) {35 this.data = data;36 }37 38 }
这个例子中,显然//1和//2处肯定会出现错误提示的。在此我们可以使用反证法来进行说明。
假设Box在逻辑上可以视为Box的父类,那么//1和//2处将不会有错误提示了,那么问题就出来了,通过getData()方法取出数据时到底是什么类型呢?Integer? Float? 还是Number?且由于在编程过程中的顺序不可控性,导致在必要的时候必须要进行类型判断,且进行强制类型转换。显然,这与泛型的理念矛盾,因此,在逻辑上Box不能视为Box的父类。
好,那我们回过头来继续看“类型通配符”中的第一个例子,我们知道其具体的错误提示的深层次原因了。那么如何解决呢?总部能再定义一个新的函数吧。这和Java中的多态理念显然是违背的,因此,我们需要一个在逻辑上可以用来表示同时是Box和Box的父类的一个引用类型,由此,类型通配符应运而生。
类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型实参。注意了,此处是类型实参,而不是类型形参!且Box
1 public class GenericTest { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 5 Box<String> name = new Box<String>("corn"); 6 Box<Integer> age = new Box<Integer>(712); 7 Box<Number> number = new Box<Number>(314); 8 9 getData(name);10 getData(age);11 getData(number);12 }13 14 public static void getData(Box<?> data) {15 System.out.println("data :" + data.getData());16 }17 18 }
有时候,我们还可能听到类型通配符上限和类型通配符下限。具体有是怎么样的呢?
在上面的例子中,如果需要定义一个功能类似于getData()的方法,但对类型实参又有进一步的限制:只能是Number类及其子类。此时,需要用到类型通配符上限。
1 public class GenericTest { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 5 Box<String> name = new Box<String>("corn"); 6 Box<Integer> age = new Box<Integer>(712); 7 Box<Number> number = new Box<Number>(314); 8 9 getData(name);10 getData(age);11 getData(number);12 13 //getUpperNumberData(name); // 114 getUpperNumberData(age); // 215 getUpperNumberData(number); // 316 }17 18 public static void getData(Box<?> data) {19 System.out.println("data :" + data.getData());20 }21 22 public static void getUpperNumberData(Box<? extends Number> data){23 System.out.println("data :" + data.getData());24 }25 26 }
此时,显然,在代码//1处调用将出现错误提示,而//2 //3处调用正常。
类型通配符上限通过形如Box
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