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  • 2016/1/21 解读泛型

    java泛型

    泛型是Java SE 1.5的新特性,泛型的本质是参数化类型,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中,分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。 Java语言引入泛型的好处是安全简单。
    在Java SE 1.5之前,没有泛型的情况的下,通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”,“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换,而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况,编译器可能不提示错误,在运行的时候才出现异常,这是一个安全隐患。
    泛型的好处是在编译的时候检查类型安全,并且所有的强制转换都是自动和隐式的,以提高代码的重用率。
    中文名
    Java泛型
    外文名
    Java generics
    应用学科
    计算机软件
    软件语言
    Java
    适用版本
    Java SE 1.5以上

    规则限制编辑

    1、泛型的类型参数只能是类类型(包括自定义类),不能是简单类型。
    2、同一种泛型可以对应多个版本(因为参数类型是不确定的),不同版本的泛型类实例是不兼容的。
    3、泛型的类型参数可以有多个。
    4、泛型的参数类型可以使用extends语句,例如<T extends superclass>。习惯上称为“有界类型”。
    5、泛型的参数类型还可以是通配符类型。例如Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");
    泛型还有接口、方法等等,内容很多,需要花费一番功夫才能理解掌握并熟练应用。在此给出我曾经了解泛型时候写出的两个例子(根据看的印象写的),实现同样的功能,一个使用了泛型,一个没有使用,通过对比,可以很快学会泛型的应用,学会这个基本上学会了泛型70%的内容。
    例子一:使用了泛型
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    class Gen<T> {
        private T ob; // 定义泛型成员变量
     
        public Gen(T ob) {
            this.ob = ob;
        }
     
        public T getOb() {
            return ob;
        }
     
        public void setOb(T ob) {
            this.ob = ob;
        }
     
        public void showType() {
            System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());
        }
    }
     
    public class GenDemo {
        public static void main(String[] args) {
            // 定义泛型类Gen的一个Integer版本
            Gen<Integer> intOb = new Gen<Integer>(88);
            intOb.showType();
            int i = intOb.getOb();
            System.out.println("value= " + i);
            System.out.println("----------------------------------");
            // 定义泛型类Gen的一个String版本
            Gen<String> strOb = new Gen<String>("Hello Gen!");
            strOb.showType();
            String s = strOb.getOb();
            System.out.println("value= " + s);
        }
    }
    例子二:没有使用泛型
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    class Gen2 {
        private Object ob; // 定义一个通用类型成员
     
        public Gen2(Object ob) {
            this.ob = ob;
        }
     
        public Object getOb() {
            return ob;
        }
     
        public void setOb(Object ob) {
            this.ob = ob;
        }
     
        public void showTyep() {
            System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());
        }
    }
     
    public class GenDemo2 {
        public static void main(String[] args) {
            // 定义类Gen2的一个Integer版本
            Gen2 intOb = new Gen2(new Integer(88));
            intOb.showTyep();
            int i = (Integer) intOb.getOb();
            System.out.println("value= " + i);
            System.out.println("---------------------------------");
            // 定义类Gen2的一个String版本
            Gen2 strOb = new Gen2("Hello Gen!");
            strOb.showTyep();
            String s = (String) strOb.getOb();
            System.out.println("value= " + s);
        }
    }
    运行结果:
    两个例子运行Demo结果是相同的,控制台输出结果如下:
    T的实际类型是:
    java.lang.Integer
    value= 88
    ----------------------------------
    T的实际类型是: java.lang.String
    value= Hello Gen!
    Process finished with exit code 0
    看明白这个,以后基本的泛型应用和代码阅读就不成问题了。

    深入泛型编辑

    原始代码

    有两个类如下,要构造两个类的对象,并打印出各自的成员x。
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    public class StringFoo {
        private String x;
     
        public StringFoo(String x) {
            this.x = x;
        }
     
        public String getX() {
            return x;
        }
     
        public void setX(String x) {
            this.x = x;
        }
    }
     
    public class DoubleFoo {
        private Double x;
     
        public DoubleFoo(Double x) {
            this.x = x;
        }
     
        public Double getX() {
            return x;
        }
     
        public void setX(Double x) {
            this.x = x;
        }
    }
    以上的代码实在无聊,就不写如何实现了。

    重构

    因为上面的类中,成员和方法的逻辑都一样,就是类型不一样,因此考虑重构。Object是所有类的父类,因此可以考虑用Object做为成员类型,这样就可以实现通用了,实际上就是“Object泛型”,暂时这么称呼。
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    public class ObjectFoo {
        private Object x;
     
        public ObjectFoo(Object x) {
            this.x = x;
        }
     
        public Object getX() {
            return x;
        }
     
        public void setX(Object x) {
            this.x = x;
        }
    }
    写出Demo方法如下:
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    public class ObjectFooDemo {
        public static void main(String args[]) {
            ObjectFoo strFoo = new ObjectFoo(new StringFoo("Hello Generics!"));
            ObjectFoo douFoo = new ObjectFoo(new DoubleFoo(new Double("33")));
            ObjectFoo objFoo = new ObjectFoo(new Object());
            System.out.println("strFoo.getX=" + (StringFoo) strFoo.getX());
            System.out.println("douFoo.getX=" + (DoubleFoo) douFoo.getX());
            System.out.println("objFoo.getX=" + objFoo.getX());
        }
    }
    运行结果如下:
    strFoo.getX=StringFoo@5d748654
    douFoo.getX=DoubleFoo@d1f24bb
    objFoo.getX=java.lang.Object@19821f
    解说:在Java 5之前,为了让类有通用性,往往将参数类型、返回类型设置为Object类型,当获取这些返回类型来使用时候,必须将其“强制”转换为原有的类型或者接口,然后才可以调用对象上的方法。

    实现

    强制类型转换很麻烦,我还要事先知道各个Object具体类型是什么,才能做出正确转换。否则,要是转换的类型不对,比如将“Hello Generics!”字符串强制转换为Double,那么编译的时候不会报错,可是运行的时候就挂了。那有没有不强制转换的办法----有,改用 Java5泛型来实现。
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    public class GenericsFoo<T> {
        private T x;
     
        public GenericsFoo(T x) {
            this.x = x;
        }
     
        public T getX() {
            return x;
        }
     
        public void setX(T x) {
            this.x = x;
        }
    }
     
    public class GenericsFooDemo {
        public static void main(String args[]) {
            GenericsFoo<String> strFoo = new GenericsFoo<String>("Hello Generics!");
            GenericsFoo<Double> douFoo = new GenericsFoo<Double>(new Double("33"));
            GenericsFoo<Object> objFoo = new GenericsFoo<Object>(new Object());
            System.out.println("strFoo.getX=" + strFoo.getX());
            System.out.println("douFoo.getX=" + douFoo.getX());
            System.out.println("objFoo.getX=" + objFoo.getX());
        }
    }
    运行结果:
    strFoo.getX=Hello Generics!
    douFoo.getX=33.0
    objFoo.getX=java.lang.Object@19821f
    和使用“Object泛型”方式实现结果的完全一样,但是这个Demo简单多了,里面没有强制类型转换信息。
    下面解释一下上面泛型类的语法:
    使用<T>来声明一个类型持有者名称,然后就可以把T当作一个类型代表来声明成员、参数和返回值类型。
    当然T仅仅是个名字,这个名字可以自行定义。
    class GenericsFoo<T> 声明了一个泛型类,这个T没有任何限制,实际上相当于Object类型,实际上相当于 class GenericsFoo<T extends Object>。
    与Object泛型类相比,使用泛型所定义的类在声明和构造实例的时候,可以使用“<实际类型>”来一并指定泛型类型持有者的真实类型。类如
    GenericsFoo<Double> douFoo=new GenericsFoo<Double>(new Double("33"));
    当然,也可以在构造对象的时候不使用尖括号指定泛型类型的真实类型,但是你在使用该对象的时候,就需要强制转换了。比如:GenericsFoo douFoo=new GenericsFoo(new Double("33"));
    实际上,当构造对象时不指定类型信息的时候,默认会使用Object类型,这也是要强制转换的原因。

    高级应用编辑

    限制泛型

    在上面的例子中,由于没有限制class GenericsFoo<T>类型持有者T的范围,实际上这里的限定类型相当于Object,这和“Object泛型”实质是一样的。限制比如我们要限制T为集合接口类型。只需要这么做:
    class GenericsFoo<T extends Collection>,这样类中的泛型T只能是Collection接口的实现类,传入非Collection接口编译会出错。
    注意:<T extends Collection>这里的限定使用关键字extends,后面可以是类也可以是接口。但这里的extends已经不是继承的含义了,应该理解为T类型是实现Collection接口的类型,或者T是继承了XX类的类型。
    下面继续对上面的例子改进,我只要实现了集合接口的类型:
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    public class CollectionGenFoo<T extends Collection> {
        private T x;
     
        public CollectionGenFoo(T x) {
            this.x = x;
        }
     
        public T getX() {
            return x;
        }
     
        public void setX(T x) {
            this.x = x;
        }
    }
    实例化的时候可以这么写:
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    public class CollectionGenFooDemo {
        public static void main(String args[]) {
            CollectionGenFoo<ArrayList> listFoo = null;
            listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
            // 出错了,不让这么干。
            // 原来作者写的这个地方有误,需要将listFoo改为listFoo1
            // 需要将CollectionGenFoo<Collection>改为CollectionGenFoo<ArrayList>
            // CollectionGenFoo<Collection> listFoo1 = null;
            // listFoo1=new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
            System.out.println("实例化成功!");
        }
    }
    当前看到的这个写法是可以编译通过,并运行成功。可是注释掉的两行加上就出错了,因为<T extends Collection>这么定义类型的时候,就限定了构造此类实例的时候T是确定的一个类型,这个类型实现了Collection接口,但是实现 Collection接口的类很多很多,如果针对每一种都要写出具体的子类类型,那也太麻烦了,我干脆还不如用Object通用一下。别急,泛型针对这种情况还有更好的解决方案,那就是“通配符泛型”。

    多接口限制

    虽然Java泛型简单的用 extends 统一的表示了原有的 extends 和 implements 的概念,但仍要遵循应用的体系,Java 只能继承一个类,但可以实现多个接口,所以你的某个类型需要用 extends 限定,且有多种类型的时候,只能存在一个是类,并且类写在第一位,接口列在后面,也就是:
    <T extends SomeClass & interface1 & interface2 & interface3>
    这里的例子仅演示了泛型方法的类型限定,对于泛型类中类型参数的限制用完全一样的规则,只是加在类声明的头部,如:
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    public class Demo<T extends Comparable & Serializable> {
        // T类型就可以用Comparable声明的方法和Seriablizable所拥有的特性了
    }

    通配符泛型

    为了解决类型被限制死了不能动态根据实例来确定的缺点,引入了“通配符泛型”,针对上面的例子,使用通配泛型格式为<? extends Collection>,“?”代表未知类型,这个类型是实现Collection接口。那么上面实现的方式可以写为:
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    public class CollectionGenFooDemo {
        public static void main(String args[]) {
            CollectionGenFoo<ArrayList> listFoo = null;
            listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
            // 出错了,不让这么干。
            // 原来作者写的这个地方有误,需要将listFoo改为listFoo1
            // CollectionGenFoo<Collection> listFoo1 = null;
            // listFoo1=new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
            System.out.println("实例化成功!");
        }
    }
    注意:
    1、如果只指定了<?>,而没有extends,则默认是允许Object及其下的任何Java类了。也就是任意类。
    2、通配符泛型不单可以向下限制,如<? extends Collection>,还可以向上限制,如<? super Double>,表示类型只能接受Double及其上层父类类型,如Number、Object类型的实例。
    3、泛型类定义可以有多个泛型参数,中间用逗号隔开,还可以定义泛型接口,泛型方法。这些都与泛型类中泛型的使用规则类似。

    泛型方法编辑

    是否拥有泛型方法,与其所在的类是否泛型没有关系。要定义泛型方法,只需将泛型参数列表置于返回值前。如:
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    public class ExampleA {
        public <T> void f(T x) {
            System.out.println(x.getClass().getName());
        }
     
        public static void main(String[] args) {
            ExampleA ea = new ExampleA();
            ea.f(" ");
            ea.f(10);
            ea.f('a');
            ea.f(ea);
        }
    }
    输出结果:
    java.lang.String
    java.lang.Integer
    java.lang.Character
    ExampleA
    使用泛型方法时,不必指明参数类型,编译器会自己找出具体的类型。泛型方法除了定义不同,调用就像普通方法一样。
    需要注意,一个static方法,无法访问泛型类的类型参数,所以,若要static方法需要使用泛型能力,必须使其成为泛型方法。

    关于Java编辑

    詹姆斯·戈士林博士以“Java技术之父”闻名于世。他是Java技术的创始人, 作为Sun研究院院士,他亲手设计了Java语言,完成了Java技术的原始编译器和虚拟机。在他的带领下,Java现已成为互联网的标准编程模式以及分布式企业级应用的事实标准,其跨平台的技术优势为网络计算带来了划时代的变革。戈士林博士积极致力于软件开发工具的研究,以使软件开发工具的功能更强大,更容易为开发人员所使用,确保应用、服务开发的迅速完成。[1] 
    Java技术是Sun公司在1995年5月正式推出的。十年多来,Java已从编程语言发展成为全球第一大通用开发平台。Java技术已为计算机行业主要公司所采纳,同时也被越来越多的国际技术标准化组织所接受。1999年,Sun推出了以Java 2平台为核心的J2EE、J2SE和J2ME三大平台。随着三大平台的迅速推进,在世界上形成了一股巨大的Java应用浪潮。同时,Java技术还引发了一场无法停止的大变革,为整个Java社团带来了巨大的潮水般的商业机会。
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