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《面向对象程序设计（java）》 |
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作业学习目标 |
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随笔博文正文内容包括：
第一部分：总结第八章关于泛型程序设计理论知识（25分）
1、泛型程序设计概念
（1）JDK 5.0 中增加的泛型类型，是Java 语言中类型安全的一次重要改进。
（2）泛型：也称参数化类型(parameterized type)，就是在定义类、接口和方法时，通过类型参数指示将要处理的对象类型。（如ArrayList类）
（3）泛型程序设计（Generic programming）：编写代码可以被很多不同类型的对象所重用。
2、泛型类的声明及实例化的方法
（1）一个泛型类（generic class）就是具有一个或多个类型变量的类，即创建用类型作为参数的类。
（2）如一个泛型类定义格式如下：class Generics＜K,V＞其中的K和V是类中的可变类型参数。
（3）Pair类引入了一个类型变量T，用尖括号（<>）括起来，并放在类名的后面。
（4）泛型类可以有多个类型变量。例如:public class Pair<T, U> { … }
（5）类定义中的类型变量用于指定方法的返回类型以及域、局部变量的类型。
（6）泛型类的约束与局限性:
a）不能用基本类型实例化类型参数
b）运行时类型查询只适用于原始类型
c）不能抛出也不能捕获泛型类实例
d）参数化类型的数组不合法
e）不能实例化类型变量
f ）泛型类的静态上下文中类型变量无效
g）注意擦除后的冲突
3、泛型方法的定义
（1）泛型方法：除了泛型类外，还可以只单独定义一个方法作为泛型方法，用于指定方法参数或者返回值为泛型类型，留待方法调用时确定。
（2）泛型方法可以声明在泛型类中，也可以声明在普通类中。
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public class ArrayTool { public static<E> void insert(E[] e, int i) { //请自己添加代码 } public static<E> E valueAt(E[] e , int i) { //请自己添加代码 }} |
4、泛型接口的定义
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public interface IPool <T>{ T get(); int add(T t);} |
（1）泛型变量的限定
a）定义泛型变量的上界
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public class NumberGeneric< T extends Number> |
b）定义泛型变量的下界
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List<? superCashCard> cards = new ArrayList<T>(); |
5、泛型类型的继承规则
（1）Java中的数组是协变的（covariant），但这一原理不适用于泛型类型
（2）Java中泛型类不具协变性。
（3）泛型类可扩展或实现其它的泛型类。
6、通配符类型及使用方法
（1）“？”符号表明参数的类型可以是任何一种类型，它和参数T的含义是有区别的。T表示一种 未知类型，而“？”表示任何一种类型。这种通配符一般有以下三种用法：
a）单独的？，用于表示任何类型
b）? extends type，表示带有上界。
c ）? super type，表示带有下界。
（2）通配符的类型限定
a）Pair<? extends Employee>
b) Pair<? super Manager>
c) 无限定通配符:Pair<?>。 Pair<?>与Pair的不同在于：可以用任意Object 对象调用原始的Pair类的setObject方法。
第二部分：实验部分
实验1： 导入第8章示例程序，测试程序并进行代码注释。
测试程序1：
编辑、调试、运行教材311、312页代码，结合程序运行结果理解程序；
在泛型类定义及使用代码处添加注释；
掌握泛型类的定义及使用。
程序代码如下：
PairTets1:
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package pair1;/** * @version 1.01 2012-01-26 * @author Cay Horstmann */public class PairTest1{ public static void main(String[] args) { String[] words = { "Mary", "had", "a", "little", "lamb" }; Pair<String> mm = ArrayAlg.minmax(words); System.out.println("min = " + mm.getFirst()); System.out.println("max = " + mm.getSecond()); }}class ArrayAlg{ /** * 获取字符串数组的最小值和最大值。. * @param a an array of strings * @return 一个具有最小值和最大值的对，如果A为空或空，则为null */ public static Pair<String> minmax(String[] a)//用具体的类型替换类型变量可以实例化泛型类型 { if (a == null || a.length == 0) return null; String min = a[0]; String max = a[0]; for (int i = 1; i < a.length; i++) { if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i]; if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i]; } return new Pair<>(min, max); }} |
Pair:
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package pair1;/** * @version 1.00 2004-05-10 * @author Cay Horstmann */public class Pair<T> //定义了一个泛型类，该类引入了一个类型变量T{ private T first; private T second; //使用类型变量，类型变量指定方法的返回类型 public Pair() { first = null; second = null; } public Pair(T first, T second) { this.first = first; this.second = second; } public T getFirst() { return first; } public T getSecond() { return second; } public void setFirst(T newValue) { first = newValue; } public void setSecond(T newValue) { second = newValue; }} |
程序运行结果如下：
Pair类引入了一个类型变量T，用尖括号（<>）括起来，并放在类名的后面。泛型类可以有多个类型变量。例如，可以定义Pair类，其中第一个域和第二个域使用不同的类型：
public class Pair<T,U> {......}
类定义中的类型变量指定方法的返回类型以及域和局部变量的类型。例如：private T first; //uses the type variable
用具体的类型替换类型变量就可以实例化泛型类型，例如：Pair<String>
测试程序2：
编辑、调试运行教材315页 PairTest2，结合程序运行结果理解程序；
在泛型程序设计代码处添加相关注释；
了解泛型方法、泛型变量限定的定义及用途。
程序代码如下：
PairTest2:
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package pair2;import java.time.*;/** * @version 1.02 2015-06-21 * @author Cay Horstmann */public class PairTest2{ public static void main(String[] args) { LocalDate[] birthdays = { LocalDate.of(1906, 12, 9), // G. Hopper LocalDate.of(1815, 12, 10), // A. Lovelace LocalDate.of(1903, 12, 3), // J. von Neumann LocalDate.of(1910, 6, 22), // K. Zuse }; Pair<LocalDate> mm = ArrayAlg.minmax(birthdays); //实例化对象mm System.out.println("min = " + mm.getFirst()); System.out.println("max = " + mm.getSecond()); }}class ArrayAlg{ /** 获取T类型对象数组的最小值和最大值。 @param T类型的对象数组 @return 一个具有最小值和最大值的对，如果A为空或空，则为null */ public static <T extends Comparable> Pair<T> minmax(T[] a) { if (a == null || a.length == 0) return null; T min = a[0]; T max = a[0]; for (int i = 1; i < a.length; i++) { if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i]; if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i]; } return new Pair<>(min, max); }} |
Pair:
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package pair2;/** * @version 1.00 2004-05-10 * @author Cay Horstmann */public class Pair<T> //定义了一个泛型类，该类引入了一个类型变量T{ private T first; private T second; //使用类型变量，类型变量指定方法的返回类型 public Pair() { first = null; second = null; } public Pair(T first, T second) { this.first = first; this.second = second; } public T getFirst() { return first; } public T getSecond() { return second; } public void setFirst(T newValue) { first = newValue; } public void setSecond(T newValue) { second = newValue; }} |
程序运行结果如下：
泛型方法可以定义在普通类中，也可以定义在泛型类中，当调用一个泛型方法时，在方法名前的尖括号中放入具体的类型：String middle=ArrayAlg.<String>getMiddle("John","Q.","Public")
;在这种情况下，方法调用中可以省略<String>类型参数。
泛型类定义的泛型，在整个类中有效。如果被方法使用，那么泛型类的对象明确要操作的具体类型后，所有要操作的类型就已经固定了。
为了让不同方法可以操作不同类型，而且类型还不确定。那么可以将泛型定义在方法上。
*extends E: 可以接收E类型或者E的子类型，上限。
*super E: 可以接收E类型或者E的父类型，下限。
测试程序3：
用调试运行教材335页 PairTest3，结合程序运行结果理解程序；
了解通配符类型的定义及用途。
程序代码如下：
PairTest3:
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package pair3;/** * @version 1.01 2012-01-26 * @author Cay Horstmann */public class PairTest3{ public static void main(String[] args) { var ceo = new Manager("Gus Greedy", 800000, 2003, 12, 15); var cfo = new Manager("Sid Sneaky", 600000, 2003, 12, 15); var buddies = new Pair<Manager>(ceo, cfo); printBuddies(buddies); ceo.setBonus(1000000); cfo.setBonus(500000); Manager[] managers = { ceo, cfo }; var result = new Pair<Employee>(); minmaxBonus(managers, result); System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() + ", second: " + result.getSecond().getName()); maxminBonus(managers, result); System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() + ", second: " + result.getSecond().getName()); } public static void printBuddies(Pair<? extends Employee> p)//通配符类型解决了不能将子类传递给父类 { Employee first = p.getFirst(); Employee second = p.getSecond(); System.out.println(first.getName() + " and " + second.getName() + " are buddies."); } public static void minmaxBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result) { if (a.length == 0) return; Manager min = a[0]; Manager max = a[0]; for (int i = 1; i < a.length; i++) { if (min.getBonus() > a[i].getBonus()) min = a[i]; if (max.getBonus() < a[i].getBonus()) max = a[i]; } result.setFirst(min); result.setSecond(max); } public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result) { minmaxBonus(a, result); PairAlg.swapHelper(result);// SavaHelp捕获通配符类型 }// 无法写入公共静态<T超级管理器> ...}class PairAlg{ public static boolean hasNulls(Pair<?> p) { return p.getFirst() == null || p.getSecond() == null; } public static void swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); } public static <T> void swapHelper(Pair<T> p) { T t = p.getFirst(); p.setFirst(p.getSecond()); p.setSecond(t); }} |
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package pair3;/** * @version 1.00 2004-05-10 * @author Cay Horstmann */public class Pair<T> //定义了一个泛型类，该类引入了一个类型变量T{ private T first; private T second; //使用类型变量，类型变量指定方法的返回类型 public Pair() { first = null; second = null; } public Pair(T first, T second) { this.first = first; this.second = second; } public T getFirst() { return first; } public T getSecond() { return second; } public void setFirst(T newValue) { first = newValue; } public void setSecond(T newValue) { second = newValue; }} |
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package pair3;import java.time.*;public class Employee{ private String name; private double salary; private LocalDate hireDay; public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day) { this.name = name; this.salary = salary; hireDay = LocalDate.of(year, month, day); } public String getName() { return name; } public double getSalary() { return salary; } public LocalDate getHireDay() { return hireDay; } public void raiseSalary(double byPercent) { double raise = salary * byPercent / 100; salary += raise; }} |
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package pair3;public class Manager extends Employee{ private double bonus; /** @param name the employee's name @param salary the salary @param year the hire year @param month the hire month @param day the hire day */ public Manager(String name, double salary, int year, int month, int day) { super(name, salary, year, month, day); bonus = 0; } public double getSalary() { double baseSalary = super.getSalary(); return baseSalary + bonus; } public void setBonus(double b) { bonus = b; } public double getBonus() { return bonus; }} |
程序运行结果如下：
当要使用泛型类的时候，应该为这个泛型类传入一个类型实参，如果没有传入类型实际参数的时候，编译器就会提出泛型警告。
关于通配符的使用：
在API中使用通配符比较需要技巧，但通配符可以使API代码灵活许多。
如果编写的是广泛使用的类库，一定要适当是使用通配符。通配符有一个原则，即：producer-extends,consumer-super(PECS).就是典型的生产者，消费者模型问题。
为了表示各种泛型 List 的父类，可以使用类型通配符（？），将问号作为类型实参传给 List 集合，写作：List<?>（意思是元素类型未知的 List），此问号的元素类型可以匹配任何类型。
实验2：结对编程练习（32分）
程序代码如下：
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import java.util.ArrayList;import java.util.Scanner; interface GeneralStack<T>{ public T push(T item); //如item为null，则不入栈直接返回null。 public T pop(); //出栈，如为栈为空，则返回null。 public T peek(); //获得栈顶元素，如为空，则返回null. public boolean empty();//如为空返回true public int size(); //返回栈中元素数量}class ArrayListGeneralStack implements GeneralStack{ ArrayList list=new ArrayList(); @Override public String toString() { return list.toString(); } @Override public Object push(Object item) { if (list.add(item)){ return item; }else { return false; } } @Override public Object pop() { if (list.size()==0){ return null; } return list.remove(list.size()-1); } @Override public Object peek() { return list.get(list.size()-1); } @Override public boolean empty() { if (list.size()==0){ return true; }else { return false; } } @Override public int size() { return list.size(); }}class Car{ private int id; private String name; @Override public String toString() { return "Car [" + "id=" + id + ", name=" + name + ']'; } public int getId() { return id; } public void setId(int id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public Car(int id, String name) { this.id = id; this.name = name; }}public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner sc=new Scanner(System.in); while (true){ String s=sc.nextLine(); if (s.equals("Double")){ System.out.println("Double Test"); int count=sc.nextInt(); int pop_time=sc.nextInt(); ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack(); for (int i=0;i<count;i++){ System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(sc.nextDouble())); } for (int i=0;i<pop_time;i++){ System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop()); } System.out.println(arrayListGeneralStack.toString()); double sum=0; int size=arrayListGeneralStack.size(); for (int i=0;i<size;i++){ sum+=(double)arrayListGeneralStack.pop(); } System.out.println("sum="+sum); System.out.println("interface GeneralStack"); }else if (s.equals("Integer")){ System.out.println("Integer Test"); int count=sc.nextInt(); int pop_time=sc.nextInt(); ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack(); for (int i=0;i<count;i++){ System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(sc.nextInt())); } for (int i=0;i<pop_time;i++){ System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop()); } System.out.println(arrayListGeneralStack.toString()); int sum=0; int size=arrayListGeneralStack.size(); for (int i=0;i<size;i++){ sum+=(int)arrayListGeneralStack.pop(); } System.out.println("sum="+sum); System.out.println("interface GeneralStack"); }else if (s.equals("Car")){ System.out.println("Car Test"); int count=sc.nextInt(); int pop_time=sc.nextInt(); ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack(); for (int i=0;i<count;i++){ int id=sc.nextInt(); String name=sc.next(); Car car = new Car(id,name); System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(car)); } for (int i=0;i<pop_time;i++){ System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop()); } System.out.println(arrayListGeneralStack.toString()); if (arrayListGeneralStack.size()>0){ int size=arrayListGeneralStack.size(); for (int i=0;i<size;i++){ Car car=(Car) arrayListGeneralStack.pop(); System.out.println(car.getName()); } } System.out.println("interface GeneralStack"); }else if (s.equals("quit")){ break; } } }} |
程序运行结果如下：
实验总结：（15分）
此课程在本学期学习中，前期问题教多，作为计算机专业学生，前提课程Java程序设计必不可少，没有良好的编程能力作为基础，此课程进行中，困难重重。但是在后期，不管我们每个人学习情况如何，我们基本对这些问题解决掉了，取长补短，达到了平衡状态。实践是解决任何理论问题的最好方法，理论必不可少，加强实践能力，理论才能融会贯通。