【Java基础】泛型(一)-基础使用
本文以Java的官方文档为参考,辅以代码示例,尽可能详尽的叙述泛型的每一个特性
什么是泛型
泛型(Generics)也称为参数化类型(parameterized types),也就是将类型本身作为接口、类、方法中的参数,相应地声明泛型接口、泛型类、泛型方法,在具体调用时再传入类型参数。从而实现同一种接口、类、方法适用于不同的类型。
为什么要有泛型
- 代码重用
泛型程序设计,意味着代码可以针对不同类型重用,你不可能希望针对String和Integer分别编写一个ArrayList
- 编译时类型检查
Java5之前,如果想实现泛型就需要这样做:例如定义一个包含Object数组的ArrayList
List v = new ArrayList();
v.add("test"); // 不会做类型检查
Integer i = (Integer)v.get(0); // 运行时异常(Runtime error)
这里其实利用了多态,编译时对set操作不会做类型检查,也不会报get操作的异常。强转的错误在运行时才会抛异常(向下转型不安全)
如果一个错误没有被发现,那么系统会进入不可预知的状态,会产生更严重的后果,并且使得错误更难被发现,所以,一个鲁棒的系统应该尽可能早地和多地报告异常。这个哲学思想也可以叫做“故障导向安全原则”。
java5之后引入泛型,实现方式:加入类型参数,(类型本身作为一个参数),好处在于
- 更易读:代码会有很好的可读性,人们就知道ArrayList存的是什么类型
- 更安全:而且编译时set的时候会有类型检查,get的时候也不用手工强转了
泛型类
泛型类的声明和使用
假设有一个Box类,我希望可以set和get任意类型的object,在没有泛型机制时的定义如下:
public class Box {private Object object;public void set(Object object) { this.object = object; }public Object get() { return object; }
}
显然,如上节中提到,get方法调用时可能会出现运行时异常,因此我们利用泛型来实现Box类
首先,泛型类的定义格式如下:
class name<T1, T2, ..., Tn>
尖括号中是类型参数,可以被用在类中的任意位置,包括对象类型,方法入参类型,返回值类型。
由此,Box类的定义如下:
public class Box<T> {// T stands for "Type"private T t;public void set(T t) { this.t = t; }public T get() { return t; }
}
可以看出这里就是将原来Object类型全部换成了类型参数T
创建类对象,将T替换为实际的类型参数即可(就像给方法传参一样,将形参T变为实参Integer)
Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
简化的使用方式:类型推断
Java 7之后可以利用类型推断,省略构造器后面的泛型:
Box<Integer> integerBox = new Box<>();
泛型接口
泛型接口的声明和使用
泛型接口与泛型类的定义大同小异,以一个简化的List接口为例
public interface List<E> {boolean add(E e);E get(int index);
}
实现或者继承泛型接口,有两种情况:
一种是不替换泛型形参E,即不指定具体的类型。这时类名后面必须也把泛型实参添加上,以ArrayList为例
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements List<E> { //ArrayList后面必须添加<E>boolean add(E e);E get(int index);
}
另一种就是替换泛型形参E。这时实现类中所有形参出现的地方必须替换为实参,例如我定义了一个只存String类型的StringArrayList
public class StringArrayList extends ArrayList<String> { boolean add(String e); //方法重写String get(int index);
}
泛型方法
泛型方法的声明和使用
泛型方法是带类型参数的方法,注意类型参数在修饰符后面,返回类型前面。
泛型方法的作用范围只在本方法中,因此可以作为方法入参类型,或者返回值类型
典型例子就是Arrays.asList方法(泛型方法其实在Collections, Arrays等工具类中应用的很广泛)
public static <T> List<T> asList(T... a) { //这里返回List<T>,其实就相当于T用在了泛型方法的返回值类型中return new ArrayList<>(a);
}
这时如何使用上面的泛型方法?有以下两种:
- 替换尖括号内的类型参数(相当于传参)
String[] stringArr = new String[]{"abc", "123", "opq"};
List<String> StringList = Arrays.<String>asList(stringArr);
- 编译器自行推断 一般我们在使用工具类的泛型方法时基本没见过上面的语法,其实编译器可以通过传入参数进行推断
List<String> StringList = Arrays.asList(stringArr);
注意事项:静态方法使用泛型
上面提到类型形参T可以用在类中的任意位置,但实际上不可以作为静态方法的入参和返回值类型,如果想让静态方法用到泛型,就得让静态方法自身变为泛型方法。
public class Box<T> {//这里Box后面的泛型<T>和静态方法的泛型<T>并不是一个类型public static <T> void show(T t){}
}
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