java--泛型

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一、什么是泛型？

Java泛型设计原则：只要在编译时期没有出现警告，那么运行时期就不会出现ClassCastException异常。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）。泛型的本质是为了参数化类型（在不创建新的类型的情况下，通过泛型指定的不同类型来控制形参具体限制的类型）。也就是说在泛型使用过程中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、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

二、为什么需要泛型

早期Java是使用Object来代表任意类型的，但是向下转型有强转的问题，这样程序就不太安全

首先，我们来试想一下：没有泛型，集合会怎么样

• Collection、Map集合对元素的类型是没有任何限制的。本来我的Collection集合装载的是全部的Dog对象，但是外边把Cat对象存储到集合中，是没有任何语法错误的。
• 把对象扔进集合中，集合是不知道元素的类型是什么的，仅仅知道是Object。因此在get()的时候，返回的是Object。外边获取该对象，还需要强制转换

有了泛型以后：

• 代码更加简洁【不用强制转换】
• 程序更加健壮【只要编译时期没有警告，那么运行时期就不会出现ClassCastException异常】
• 可读性和稳定性【在编写集合的时候，就限定了类型】

2.1有了泛型后使用增强for遍历集合

在创建集合的时候，我们明确了集合的类型了，所以我们可以使用增强for来遍历集合！

        //创建集合对象
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");

        //遍历,由于明确了类型.我们可以增强for
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }

三、泛型使用

泛型有三种使用方式，分别为：泛型类、泛型接口、泛型方法

3.1泛型类

泛型类就是把泛型定义在类上，用户使用该类的时候，才把类型明确下来....这样的话，用户明确了什么类型，该类就代表着什么类型...用户在使用的时候就不用担心强转的问题，运行时转换异常的问题了。

• 在类上定义的泛型，在类的方法中也可以使用！

/*
    1:把泛型定义在类上
    2:类型变量定义在类上,方法中也可以使用
 */
public class ObjectTool<T> {
    private T obj;

    public T getObj() {
        return obj;
    }

    public void setObj(T obj) {
        this.obj = obj;
    }
}

• 测试代码：

用户想要使用哪种类型，就在创建的时候指定类型。使用的时候，该类就会自动转换成用户想要使用的类型了。

public static void main(String[] args) {
        //创建对象并指定元素类型
        ObjectTool<String> tool = new ObjectTool<>();

        tool.setObj(new String("钟福成"));
        String s = tool.getObj();
        System.out.println(s);


        //创建对象并指定元素类型
        ObjectTool<Integer> objectTool = new ObjectTool<>();
        /**
         * 如果我在这个对象里传入的是String类型的,它在编译时期就通过不了了.
         */
        objectTool.setObj(10);
        int i = objectTool.getObj();
        System.out.println(i);
    }

3.2泛型方法

在java中,泛型类的定义非常简单，但是泛型方法就比较复杂了。

泛型类，是在实例化类的时候指明泛型的具体类型；泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型 。

现在呢，我们可能就仅仅在某一个方法上需要使用泛型....外界仅仅是关心该方法，不关心类其他的属性...这样的话，我们在整个类上定义泛型，未免就有些大题小作了。

• 定义泛型方法....泛型是先定义后使用的

/**
 * 泛型方法的基本介绍
 * @param tClass 传入的泛型实参
 * @return T 返回值为T类型
 * 说明：
 *     1）public 与 返回值中间<T>非常重要，可以理解为声明此方法为泛型方法。
 *     2）只有声明了<T>的方法才是泛型方法，泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。
 *     3）<T>表明该方法将使用泛型类型T，此时才可以在方法中使用泛型类型T。
 *     4）与泛型类的定义一样，此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型。
 */
public <T> T genericMethod(Class<T> tClass)throws InstantiationException ,
  IllegalAccessException{
        T instance = tClass.newInstance();
        return instance;
}

Object obj = genericMethod(Class.forName("com.test.test"));

• 测试代码：

public class GenericTest {
   //这个类是个泛型类，在上面已经介绍过
   public class Generic<T>{     
        private T key;

        public Generic(T key) {
            this.key = key;
        }

        //我想说的其实是这个，虽然在方法中使用了泛型，但是这并不是一个泛型方法。
        //这只是类中一个普通的成员方法，只不过他的返回值是在声明泛型类已经声明过的泛型。
        //所以在这个方法中才可以继续使用 T 这个泛型。
        public T getKey(){
            return key;
        }

        /**
         * 这个方法显然是有问题的，在编译器会给我们提示这样的错误信息"cannot reslove symbol E"
         * 因为在类的声明中并未声明泛型E，所以在使用E做形参和返回值类型时，编译器会无法识别。
        public E setKey(E key){
             this.key = keu
        }
        */
    }

    /** 
     * 这才是一个真正的泛型方法。
     * 首先在public与返回值之间的<T>必不可少，这表明这是一个泛型方法，并且声明了一个泛型T
     * 这个T可以出现在这个泛型方法的任意位置.
     * 泛型的数量也可以为任意多个 
     *    如：public <T,K> K showKeyName(Generic<T> container){
     *        ...
     *        }
     */
    public <T> T showKeyName(Generic<T> container){
        System.out.println("container key :" + container.getKey());
        //当然这个例子举的不太合适，只是为了说明泛型方法的特性。
        T test = container.getKey();
        return test;
    }

    //这也不是一个泛型方法，这就是一个普通的方法，只是使用了Generic<Number>这个泛型类做形参而已。
    public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }

    //这也不是一个泛型方法，这也是一个普通的方法，只不过使用了泛型通配符?
    //同时这也印证了泛型通配符章节所描述的，?是一种类型实参，可以看做为Number等所有类的父类
    public void showKeyValue2(Generic<?> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }

     /**
     * 这个方法是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'E' "
     * 虽然我们声明了<T>,也表明了这是一个可以处理泛型的类型的泛型方法。
     * 但是只声明了泛型类型T，并未声明泛型类型E，因此编译器并不知道该如何处理E这个类型。
    public <T> T showKeyName(Generic<E> container){
        ...
    }  
    */

    /**
     * 这个方法也是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'T' "
     * 对于编译器来说T这个类型并未项目中声明过，因此编译也不知道该如何编译这个类。
     * 所以这也不是一个正确的泛型方法声明。
    public void showkey(T genericObj){

    }
    */

    public static void main(String[] args) {


    }
}

3.2.2泛型类中的泛型方法

当然这并不是泛型方法的全部，泛型方法可以出现杂任何地方和任何场景中使用。但是有一种情况是非常特殊的，当泛型方法出现在泛型类中时，我们再通过一个例子看一下

public class GenericFruit {
    class Fruit{
        @Override
        public String toString() {
            return "fruit";
        }
    }

    class Apple extends Fruit{
        @Override
        public String toString() {
            return "apple";
        }
    }

    class Person{
        @Override
        public String toString() {
            return "Person";
        }
    }

    class GenerateTest<T>{
        public void show_1(T t){
            System.out.println(t.toString());
        }

        //在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型E，这种泛型E可以为任意类型。可以类型与T相同，也可以不同。
        //由于泛型方法在声明的时候会声明泛型<E>，因此即使在泛型类中并未声明泛型，编译器也能够正确识别泛型方法中识别的泛型。
        public <E> void show_3(E t){
            System.out.println(t.toString());
        }

        //在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型T，注意这个T是一种全新的类型，可以与泛型类中声明的T不是同一种类型。
        public <T> void show_2(T t){
            System.out.println(t.toString());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Apple apple = new Apple();
        Person person = new Person();

        GenerateTest<Fruit> generateTest = new GenerateTest<Fruit>();
        //apple是Fruit的子类，所以这里可以
        generateTest.show_1(apple);
        //编译器会报错，因为泛型类型实参指定的是Fruit，而传入的实参类是Person
        //generateTest.show_1(person);

        //使用这两个方法都可以成功
        generateTest.show_2(apple);
        generateTest.show_2(person);

        //使用这两个方法也都可以成功
        generateTest.show_3(apple);
        generateTest.show_3(person);
    }
}

3.2.3 泛型方法与可变参数

再看一个泛型方法和可变参数的例子：

public <T> void printMsg( T... args){
    for(T t : args){
        Log.d("泛型测试","t is " + t);
    }
}

printMsg("111",222,"aaaa","2323.4",55.55);

3.2.4 静态方法与泛型

静态方法有一种情况需要注意一下，那就是在类中的静态方法使用泛型：静态方法无法访问类上定义的泛型；如果静态方法操作的引用数据类型不确定的时候，必须要将泛型定义在方法上。

即：如果静态方法要使用泛型的话，必须将静态方法也定义成泛型方法 。

public class StaticGenerator<T> {
    /**
     * 如果在类中定义使用泛型的静态方法，需要添加额外的泛型声明（将这个方法定义成泛型方法）
     * 即使静态方法要使用泛型类中已经声明过的泛型也不可以。
     * 如：public static void show(T t){..},此时编译器会提示错误信息：
          "StaticGenerator cannot be refrenced from static context"
     */
    public static <T> void show(T t){

    }
}

3.2.5 泛型方法总结

泛型方法能使方法独立于类而产生变化，以下是一个基本的指导原则：

无论何时，如果你能做到，你就该尽量使用泛型方法。也就是说，如果使用泛型方法将整个类泛型化，

那么就应该使用泛型方法。另外对于一个static的方法而已，无法访问泛型类型的参数。

所以如果static方法要使用泛型能力，就必须使其成为泛型方法。

3.3 泛型接口

前面我们已经定义了泛型类，泛型类是拥有泛型这个特性的类，它本质上还是一个Java类，那么它就可以被实现

那它是怎么被实现的呢？？这里分两种情况

1. 子类明确泛型类的类型参数变量
2. 子类不明确泛型类的类型参数变量

3.3.1子类明确泛型类的类型参数变量

• 泛型接口

/*
    把泛型定义在接口上
 */
public interface Inter<T> {
    public abstract void show(T t);

}

实现泛型接口的类.....

/**
 * 子类明确泛型类的类型参数变量:
 */

public class InterImpl implements Inter<String> {
    @Override
    public void show(String s) {
        System.out.println(s);

    }
}

3.3.2子类不明确泛型类的类型参数变量

• 当子类不明确泛型类的类型参数变量时，外界使用子类的时候，也需要传递类型参数变量进来，在实现类上需要定义出类型参数变量

/**
 * 子类不明确泛型类的类型参数变量:
 *      实现类也要定义出<T>类型的
 *
 */
public class InterImpl<T> implements Inter<T> {

    @Override
    public void show(T t) {
        System.out.println(t);

    }
}

测试代码:

    public static void main(String[] args) {
        //测试第一种情况
        //Inter<String> i = new InterImpl();
        //i.show("hello");

        //第二种情况测试
        Inter<String> ii = new InterImpl<>();
        ii.show("100");

    }

值得注意的是：

• 实现类的要是重写父类的方法，返回值的类型是要和父类一样的！
• 类上声明的泛形只对非静态成员有效

3.4 关于泛型数组要提一下

看到了很多文章中都会提起泛型数组，经过查看sun的说明文档，在java中是”不能创建一个确切的泛型类型的数组”的。

也就是说下面的这个例子是不可以的：

List<String>[] ls = new ArrayList<String>[10];  

而使用通配符创建泛型数组是可以的，如下面这个例子：

List<?>[] ls = new ArrayList<?>[10]; 

这样也是可以的：

List<String>[] ls = new ArrayList[10];

下面使用Sun的一篇文档的一个例子来说明这个问题：

List<String>[] lsa = new List<String>[10]; // Not really allowed.    
Object o = lsa;    
Object[] oa = (Object[]) o;    
List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();    
li.add(new Integer(3));    
oa[1] = li; // Unsound, but passes run time store check    
String s = lsa[1].get(0); // Run-time error: ClassCastException.

这种情况下，由于JVM泛型的擦除机制，在运行时JVM是不知道泛型信息的，所以可以给oa[1]赋上一个ArrayList而不会出现异常，

但是在取出数据的时候却要做一次类型转换，所以就会出现ClassCastException，如果可以进行泛型数组的声明，

上面说的这种情况在编译期将不会出现任何的警告和错误，只有在运行时才会出错。

而对泛型数组的声明进行限制，对于这样的情况，可以在编译期提示代码有类型安全问题，比没有任何提示要强很多。

下面采用通配符的方式是被允许的:数组的类型不可以是类型变量，除非是采用通配符的方式，因为对于通配符的方式，最后取出数据是要做显式的类型转换的。

List<?>[] lsa = new List<?>[10]; // OK, array of unbounded wildcard type.    
Object o = lsa;    
Object[] oa = (Object[]) o;    
List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();    
li.add(new Integer(3));    
oa[1] = li; // Correct.    
Integer i = (Integer) lsa[1].get(0); // OK 

3.5 类型通配符

为什么需要类型通配符？？？？我们来看一个需求.......

现在有个需求：方法接收一个集合参数，遍历集合并把集合元素打印出来，怎么办？

• 按照我们没有学习泛型之前，我们可能会这样做：

public void test(List list){

    for(int i=0;i<list.size();i++){
        
        System.out.println(list.get(i));
    
    }
}

上面的代码是正确的，只不过在编译的时候会出现警告，说没有确定集合元素的类型....这样是不优雅的...

• 那我们学习了泛型了，现在要怎么做呢？？有的人可能会这样做：

public void test(List<Object> list){

    for(int i=0;i<list.size();i++){
        
        System.out.println(list.get(i));
    
    }
}

这样做语法是没毛病的，但是这里十分值得注意的是：该test()方法只能遍历装载着Object的集合！！！

强调：泛型中的<Object>并不是像以前那样有继承关系的，也就是说List<Object>和List<String>是毫无关系的！！！！

那现在咋办？？？我们是不清楚List集合装载的元素是什么类型的，List<Objcet>这样是行不通的........于是Java泛型提供了类型通配符 ?

所以代码应该改成这样：

public void test(List<?> list){

    for(int i=0;i<list.size();i++){
        
        System.out.println(list.get(i));
    
    }
}

?号通配符表示可以匹配任意类型，任意的Java类都可以匹配.....

现在非常值得注意的是，当我们使用?号通配符的时候：就只能调对象与类型无关的方法，不能调用对象与类型有关的方法。

记住，只能调用与对象无关的方法，不能调用对象与类型有关的方法。因为直到外界使用才知道具体的类型是什么。也就是说，在上面的List集合，我是不能使用add()方法的。因为add()方法是把对象丢进集合中，而现在我是不知道对象的类型是什么。

3.5.1 设定通配符上限

首先，我们来看一下设定通配符上限用在哪里....

现在，我想接收一个List集合，它只能操作数字类型的元素【Float、Integer、Double、Byte等数字类型都行】，怎么做？？？

我们学习了通配符，但是如果直接使用通配符的话，该集合就不是只能操作数字了。因此我们需要用到设定通配符上限

List<? extends Number>

上面的代码表示的是：List集合装载的元素只能是Number的子类或自身

    public static void main(String[] args) {

        //List集合装载的是Integer，可以调用该方法
        List<Integer> integer = new ArrayList<>();
        test(integer);
        //List集合装载的是String，在编译时期就报错了
        List<String> strings = new ArrayList<>();
        test(strings);

    }

    public static void test(List<? extends Number> list) {
        
    }

3.5.2 设定通配符下限

既然上面我们已经说了如何设定通配符的上限，那么设定通配符的下限也不是陌生的事了。直接来看语法吧

    //传递进来的只能是Type或Type的父类
    <? super Type>

设定通配符的下限这并不少见，在TreeSet集合中就有....我们来看一下

    public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
        this(new TreeMap<>(comparator));
    }

那它有什么用呢？？我们来想一下，当我们想要创建一个TreeSet<String>类型的变量的时候，并传入一个可以比较String大小的Comparator。

那么这个Comparator的选择就有很多了，它可以是Comparator<String>，还可以是类型参数是String的父类，比如说Comparator<Objcet>....

这样做，就非常灵活了。也就是说，只要它能够比较字符串大小，就行了

经评论去补充：在泛型的上限和下限中有一个原则：PECS(Producer Extends Consumer Super)

书上是这样写的：

带有子类限定的可以从泛型读取【也就是--->(? extend T)】-------->Producer Extends
带有超类限定的可以从泛型写入【也就是--->(? super T)】-------->Consumer Super
也有相关博文写得很好：

http://blog.51cto.com/flyingc...
https://blog.csdn.net/xx32666...

3.5.3 通配符和泛型方法

大多时候，我们都可以使用泛型方法来代替通配符的.....

    //使用通配符
    public static void test(List<?> list) {

    }

    //使用泛型方法
    public <T> void  test2(List<T> t) {
        
    }

上面这两个方法都是可以的.....那么现在问题来了，我们使用通配符还是使用泛型方法呢？？

原则：

• 如果参数之间的类型有依赖关系，或者返回值是与参数之间有依赖关系的。那么就使用泛型方法
• 如果没有依赖关系的，就使用通配符，通配符会灵活一些.

3.6泛型擦除

泛型是提供给javac编译器使用的，它用于限定集合的输入类型，让编译器在源代码级别上，即挡住向集合中插入非法数据。但编译器编译完带有泛形的java程序后，生成的class文件中将不再带有泛形信息，以此使程序运行效率不受到影响，这个过程称之为“擦除”。

3.6.1兼容性

JDK5提出了泛型这个概念，但是JDK5以前是没有泛型的。也就是泛型是需要兼容JDK5以下的集合的。

当把带有泛型特性的集合赋值给老版本的集合时候，会把泛型给擦除了。

值得注意的是：它保留的就类型参数的上限。

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

        //类型被擦除了，保留的是类型的上限，String的上限就是Object
        List list1 = list;

如果我把没有类型参数的集合赋值给带有类型参数的集合赋值，这又会怎么样？？

        List list = new ArrayList();
        List<String> list2 = list;

它也不会报错，仅仅是提示“未经检查的转换”

四、泛型的应用

当我们写网页的时候，常常会有多个DAO，我们要写每次都要写好几个DAO，这样会有点麻烦。

那么我们想要的效果是什么呢？？只写一个抽象DAO，别的DAO只要继承该抽象DAO，就有对应的方法了。

要实现这样的效果，肯定是要用到泛型的。因为在抽象DAO中，是不可能知道哪一个DAO会继承它自己，所以是不知道其具体的类型的。而泛型就是在创建的时候才指定其具体的类型。

• 抽象DAO

public abstract class BaseDao<T> {

    //模拟hibernate....
    private Session session;
    private Class clazz; 
    
    //哪个子类调的这个方法，得到的class就是子类处理的类型（非常重要）
    public BaseDao(){
        Class clazz = this.getClass();  //拿到的是子类
        ParameterizedType  pt = (ParameterizedType) clazz.getGenericSuperclass();  //BaseDao<Category>
        clazz = (Class) pt.getActualTypeArguments()[0];
        System.out.println(clazz);
        
    }
    

    public void add(T t){
        session.save(t);
    }
    
    public T find(String id){
        return (T) session.get(clazz, id);
    }
    
    public void update(T t){
        session.update(t);
    }
    
    public void delete(String id){
        T t = (T) session.get(clazz, id);
        session.delete(t);
    }
    
}

• 继承抽象DAO，该实现类就有对应的增删改查的方法了。

CategoryDao

public class CategoryDao extends BaseDao<Category> {

}

BookDao

public class BookDao extends BaseDao<Book> {

}