一 概述
- 问题：什么类型的元素都可以存储。导致取出时，如果出现强转就会引发运行时 ClassCastException。
JDK1.5以后，出现了解决方案，使用容器时，必须明确容器中元素的类型。 - 泛型的原理：其实就是在操作的元素类型不确定时，通过传递参数的形式来明确类型。
- 泛型的体现就是 <参数类型变量>用于接收具体的实际元素类型
- 泛型技术在集合框架中应用非常广泛，只要记住：在使用类或者接口时，如果接口上有明确<>泛型
在使用时，就传递所需的数据类型即可。不传递会出现警告类型不安全提示。 - 泛型的好处：
将运行时期的ClassCastException异常转移到编译时期通过编译失败体现。
避免了强制转换的麻烦。 - 其实泛型的使用就是往定义了泛型的类或者接口的<>中传递类型参数
二 使用
如果不使用泛型，你在运行时会发生编译异常，我们到运行时你在看到结果。
//创建集合时，直接在集合上明确要存储的元素的类型。 List<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("abc"); list.add("zzzz"); // list.add(6);//只要不是指定的类型对象，编译器检查会 报错。这样将运行时的问题转移到编译时期。 for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext();) { // Object object = (Object) it.next(); // System.out.println(object.toString()); //想要打印字符串的长度。 String str = it.next(); System.out.println(str.length()); }
2.1 类中使用
在类中的使用，明确里面的类型，当类型不对时，编译会报错。
1，我们把运行时异常，转到了编译时不通过，
2， 通过会用泛型，也可以减少你不需要转型了。
注意：下面是在类中的使用，以及你在使用栈和队列时也可以明确进栈或入队时你要的数据类型
package cn.itcast.api.a.generic; import java.util.LinkedList; public class GenericDemo2 { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { // Tool t = new Tool(); // t.setObject(6); // String s = (String)t.getObject(); // System.out.println(s); Tool<String> t = new Tool<String>(); // t.setObject(6);//只要类型错误，编译失败。避免了运行时的类型转换异常。 String s = t.getObject();//省去了强转的麻烦。 System.out.println(s); Queue<String> queue = new Queue<String>(); queue.myAdd("abcd1"); queue.myAdd("abcd2"); queue.myAdd("abcd3"); while(!queue.isNull()){ String string = queue.myGet(); System.out.println(string); } } } //jdk1.5有了新技术，泛型，改成如下这样。 //类中操作的对象确定不？不确定，用Object，需要转型，运行容易出异常。不爽。 //在定义时，就将不确定的对象的类型，定义成参数。由使用该类的调用者来传递对象类型。 class Tool<Q>{//将泛型定义在类上，泛型类。 private Q object; public Q getObject() { return object; } public void setObject(Q object) { this.object = object; } } class Queue<E>{ //封装了一个链表数据结构。 private LinkedList<E> link; /* * 队列初始化时，对链表对象初始化。 */ Queue(){ link = new LinkedList<E>(); } /** * 队列的添加元素功能。 */ public void myAdd(E obj){ //内部使用的就是链表的方法。 link.addFirst(obj); } /** * 队列的获取方法。 */ public E myGet(){ return link.removeLast(); } /** * 判断队列中元素是否空，没有元素就为true。 */ public boolean isNull(){ return link.isEmpty(); } } /* //定义一个工具对对象进行操作，比如设置和获取。可以对任意对象进行操作。对共性类型Object操作。 //定义Object就哦了。但用的时候，因为提升为了Object，想要使用特有内容，需要向下转型。容易引发ClassCastException: class Tool{ private Object object; public Object getObject() { return object; } public void setObject(Object object) { this.object = object; } } */
2.2 方法中使用
注意：你在方法时使用时，注意调用的方法。
package cn.itcast.api.a.generic; public class GenericDemo3 { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { Util<String> util = new Util<String>(); util.show("hehe"); // util.print(5); Util<Integer> util2 = new Util<Integer>(); Util.print(5); util2.show("hehe"); } } class Util<W>{ //当方法要操作的类型不确定和类上的泛型不一定一样。这时可以将泛型定义在方法上。 public <Q> void show(Q q){//泛型方法 System.out.println("show:"+q); } public static<E> void print(E e){//记住：如果方法是静态，还需要使用泛型，那么泛型必须定义在方法上。 System.out.println("print:"+e); } public void method(W w){ } }
调用泛型方法语法格式如下：
说明一下，定义泛型方法时，必须在返回值前边加一个<T>，来声明这是一个泛型方法，持有一个泛型T，然后才可以用泛型T作为方法的返回值。
Class<T>的作用就是指明泛型的具体类型，而Class<T>类型的变量c，可以用来创建泛型类的对象。
为什么要用变量c来创建对象呢？既然是泛型方法，就代表着我们不知道具体的类型是什么，也不知道构造方法如何，因此没有办法去new一个对象，但可以利用变量c的newInstance方法去创建对象，也就是利用反射创建对象。
泛型方法要求的参数是Class<T>类型，而Class.forName()方法的返回值也是Class<T>，因此可以用Class.forName()作为参数。其中，forName()方法中的参数是何种类型，返回的Class<T>就是何种类型。在本例中，forName()方法中传入的是User类的完整路径，因此返回的是Class<User>类型的对象，因此调用泛型方法时，变量c的类型就是Class<User>，因此泛型方法中的泛型T就被指明为User，因此变量obj的类型为User。
当然，泛型方法不是仅仅可以有一个参数Class<T>，可以根据需要添加其他参数。
为什么要使用泛型方法呢？因为泛型类要在实例化的时候就指明类型，如果想换一种类型，不得不重新new一次，可能不够灵活；而泛型方法可以在调用的时候指明类型，更加灵活。
2.3 接口中使用
package cn.itcast.api.a.generic; public class GenericDemo4 { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub new InterImpl<String>().show("hehe"); } } //泛型接口。 interface Inter<E>{ void show(E e); } /* class InterImpl implements Inter<String>{ public void show(String e){} } */ class InterImpl<T> implements Inter<T>{ @Override public void show(T e) { } }
三 泛型的通配符和限定
3.1 通配符的使用
当使用泛型类或者接口时，传递的具体的类型不确定，可以通过通配符(?)表示。
使用了这种，你在使用方法时不能使用具体类的方法，你只能使用Object 里面的方法。例如：toStirng
package cn.itcast.api.a.generic; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.HashSet; import java.util.Iterator; import java.util.List; import java.util.Set; import cn.itcast.domain.Student; public class GenericDemo5 { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { Set<Student> list = new HashSet<Student>(); list.add(new Student("lisi1",21)); list.add(new Student("lisi2",22)); list.add(new Student("lisi3",23)); printList(list); List<String> list2 = new ArrayList<String>(); list2.add("lisi11"); list2.add("lisi22"); list2.add("lisi33"); printList(list2); } /* * 打印集合中的元素。 * * 当使用泛型类或者接口时，传递的具体的类型不确定，可以通过通配符(?)表示。 * */ private static void printList(Collection<?> list2) { for (Iterator<?> it = list2.iterator(); it.hasNext();) { System.out.println(it.next().toString());// 不能使用具体的方法， } } }
3.2 泛型的限定
打印集合中的元素。
当使用泛型类或者接口时，传递的具体的类型不确定，可以通过通配符(?)表示。 如果想要对被打印的集合中的元素类型进行限制，只在指定的一些类型，进行打印。 使用泛型的限定。 只需要打印学生和工人的集合。找到学生和工人的共性类型Person。 ? extends Person : 接收Person类型或者Person的子类型。 总结： ? super E:接收E类型或者E的父类型。下限。 ? extends E:接收E类型或者E的子类型。上限。
package cn.itcast.api.a.generic; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.HashSet; import java.util.Iterator; import java.util.List; import java.util.Set; import cn.itcast.domain.Person; import cn.itcast.domain.Student; import cn.itcast.domain.Worker; public class GenericDemo6 { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { Set<Student> list = new HashSet<Student>(); list.add(new Student("lisi1",21)); list.add(new Student("lisi2",22)); list.add(new Student("lisi3",23)); printList(list); List<Worker> list2 = new ArrayList<Worker>(); list2.add(new Worker("lisi11",21)); list2.add(new Worker("lisi22",22)); list2.add(new Worker("lisi33",23)); printList(list2); } /* * 打印集合中的元素。 * 当使用泛型类或者接口时，传递的具体的类型不确定，可以通过通配符(?)表示。 * 如果想要对被打印的集合中的元素类型进行限制，只在指定的一些类型，进行打印。 * 使用泛型的限定。 * * 只需要打印学生和工人的集合。找到学生和工人的共性类型Person。 * ? extends Person : 接收Person类型或者Person的子类型。 * * 总结： * ? super E:接收E类型或者E的父类型。下限。 * ? extends E:接收E类型或者E的子类型。上限。 */ private static void printList(Collection<? extends Person> list2) { for (Iterator<? extends Person> it = list2.iterator(); it.hasNext();) { Person p = it.next(); System.out.println(p.getName()); } } }
3.3 泛型在API中的使用
通配符? 在api中的体现。
Collection接口： boolean containsAll(Collection<?> c)
package cn.itcast.api.a.generic; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; public class GenericDemo7 { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { /* * 通配符? 在api中的体现。 * * Collection接口： boolean containsAll(Collection<?> c) */ Collection<String> c1 = new ArrayList<String>(); c1.add("haha"); c1.add("hehe"); Collection<Integer> c2 = new ArrayList<Integer>(); c2.add(4); c2.add(5); boolean b = c1.containsAll(c2);//了解 containAll源码内判断是否包含的依据。依据是equals方法。 //public boolean equals(Object obj) "abc".equals(5); System.out.println("b="+b); } } /*模拟containaAll * class Collection<E> * { * public boolean containsAll(Collection<?> c){ * } * } */
3.4 泛型限定在API中的使用
上限
一个容器，你要添加元素，加个Person 是可以的，你如果加student 也应该是可以的。
package cn.itcast.api.a.generic; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.Iterator; import java.util.TreeSet; import cn.itcast.domain.Person; import cn.itcast.domain.Student; public class GenericDemo8 { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { /* * 泛型的限定在api中的使用。上限的体现。 * TreeSet(Collection<? extends E> c) * * */ //创建一个Collection. Collection<Student> c = new ArrayList<Student>(); c.add(new Student("wangcai1",26)); c.add(new Student("wangcai2",29)); //TreeSet集合在创建时，就将c中的存储到Treeset集合。 TreeSet<Person> ts = new TreeSet<Person>(c); ts.add(new Person("lisi",20)); for (Iterator<Person> it = ts.iterator(); it.hasNext();) { Person person = it.next(); System.out.println(person); } } } /* * class TreeSet<E>{ * TreeSet(Collection<? extends E> c){} */
下限
创建一个学生对象，想要姓名排序，用comparator。
加入工人，你也想用姓名排序，你也可以在建一个comparator
但是这样代码的复用性就降低了。
可以用Person;这时你应该定义Student的父类。
package cn.itcast.api.a.generic; import java.util.Comparator; import java.util.Iterator; import java.util.TreeSet; import cn.itcast.domain.Person; import cn.itcast.domain.Student; import cn.itcast.domain.Worker; public class GenericDemo9 { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { /* * 泛型的限定在api中的使用。下限的体现。 * TreeSet(Comparator<? super E> comparator) * * */ //创建一个集合存储的是学生对象。想要按照姓名排序。 TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new ComparatorByName()); ts.add(new Student("abc",26)); ts.add(new Student("aaa",29)); ts.add(new Student("lisi",20)); for (Iterator<Student> it = ts.iterator(); it.hasNext();) { Student student = it.next(); System.out.println(student); } //让工人按照姓名排序。 TreeSet<Worker> ts2 = new TreeSet<Worker>(new ComparatorByName()); ts2.add(new Worker("abc",26)); ts2.add(new Worker("aaa",29)); ts2.add(new Worker("lisi",20)); for (Iterator<Worker> it = ts2.iterator(); it.hasNext();) { Worker worker = it.next(); System.out.println(worker); } } } class ComparatorByName implements Comparator<Person>{ @Override public int compare(Person o1, Person o2) { int temp = o1.getName().compareTo(o2.getName()); return temp==0? o1.getAge() - o2.getAge() : temp; } } /* * 以下两个比较器，都是通过姓名排序，就是类型不同，一个是student，一个是worker * 既然使用的都是Person的内容，为什么不定义一个Person的比较器。 */ /* //定义一个比较器。 class ComparatorByName implements Comparator<Student>{ @Override public int compare(Student o1, Student o2) { int temp = o1.getName().compareTo(o2.getName()); return temp==0? o1.getAge() - o2.getAge() : temp; } } //定义一个工人的姓名比较器。 class ComparatorByWorkerName implements Comparator<Worker>{ @Override public int compare(Worker o1, Worker o2) { int temp = o1.getName().compareTo(o2.getName()); return temp==0? o1.getAge() - o2.getAge() : temp; } } */ /* * class TreeSet<E>{ * TreeSet(Comparator<? super E> c){} */
总结：
如是你是存元素时(也可以理解为添加元素)，你要用到上限 ？ extends Person
如果你从集合中把元素取出来，你要拿个类型去接收，我需要把类型写的大点，用 ？ super student
3.5 泛型的细节
下面的写法是不正确的
1 ArrayList<Dog> al = new ArrayList<Animal>();//使用泛型，要保证左右类型一致。 2 ArrayList<String> al = new ArrayList<Object>();
3 ArrayList<Animal> al = new ArrayList<Dog>();
4 List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); // show(list); } public static void show(List<String> list){ // List <String> list =new ArrayList<Interger> }
四 泛型限定的应用
获取集合中中元素的最大值
下面是不加泛型的结果
package test; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.Iterator; class test { public static void main(String[] args) { Collection<Student> coll = new ArrayList<Student>(); coll.add(new Student("xioming1", 21)); coll.add(new Student("xioming2", 26)); coll.add(new Student("xioming3", 27)); coll.add(new Student("xioming4", 22)); Student stu = getMax(coll); System.out.println(stu); } public static Student getMax(Collection<Student> coll) { // 定义变量 Iterator<Student> it = coll.iterator(); Student max = it.next(); // 遍历 while (it.hasNext()) { Student temp = it.next(); if (temp.compareTo(max) > 0) { max = temp; } } return max; } }
这个功能虽然实现了，但是有局限性。因为这个功能只能对存储了student对象的集合进行最大值的获取
我们需要扩大范围，使用泛型的限定
package test; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.Iterator; class test { public static void main(String[] args) { Collection<Student> coll = new ArrayList<Student>(); coll.add(new Student("xioming1", 21)); coll.add(new Student("xioming2", 26)); coll.add(new Student("xioming3", 27)); coll.add(new Student("xioming4", 22)); Student stu = getMax(coll); System.out.println(stu); } public static <T extends Comparable<? super T>> T getMax(Collection<? extends T> coll) { // 定义变量 Iterator<? extends T> it = coll.iterator(); T max = it.next(); // 遍历 while (it.hasNext()) { T o = it.next(); if (o.compareTo(max) > 0) { max = o; } } return max; } }
五 工具类
1，为了解决集合的更多需求。集合框架提供了Collections和Arrays两个工具类，方法都是静态的。
2，Collections是用于操作集合的工具类。
常见方法：对List集合排序，二分查找，对Collection集合进行最值获取。
对排序进行逆序，将非同步的集合转成同步的集合。
3，Arrays对数组操作的工具类：
常见方法：对数组排序，二分查找，数组复制，将数组转成字符串等。
4，数组集合互转。
4.1将数组转成集合 Arrays.asList方法。
目的：使用集合的方法操作数组元素。
注意：不要使用集合的增删方法。因为数组转成List集合后长度是固定的。
转成集合的数组中存储的元素最好是对象，如果是基本数据类型，会将这个数组作为元素存储到集合中。
4.2 集合转成数组。
Collection接口中的toArray方法。
目的：限定对元素的增删，长度的改变。
5.1 Collections
1，获取Collection最值。
2，对List集合排序，也可以二分查找。
3，对排序逆序。
4，可以将非同步的集合转成同步的集合
package cn.itcast.api.b.tools; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.Collections; import java.util.Comparator; import java.util.List; import cn.itcast.api.c.comparator.ComparatorByLength; public class CollectionsDemo { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { /* * Collections: 集合框架中的用于操作集合对象 工具类。 * 都是静态的工具方法。 * 1，获取Collection最值。 * 2，对List集合排序，也可以二分查找。 * 3，对排序逆序。 * 4，可以将非同步的集合转成同步的集合。 * Xxx synchronizedXxx(Xxx) List synchronizedList(List) */ System.out.println("---------获取最值---------------"); Collection<String> c = new ArrayList<String>(); c.add("haha"); c.add("zz"); c.add("xixii"); c.add("abc"); String max = Collections.max(c,new ComparatorByLength()); System.out.println("max="+max); System.out.println("-----------排序-------------"); List<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("hahaha"); list.add("abc"); list.add("xiix"); list.add("z"); list.add("java"); Collections.sort(list,Collections.reverseOrder()); System.out.println(list); System.out.println("------------------------"); System.out.println("------------------------"); } }
5.2 Arrays
工具类-集合和数组的互转
Arrays:用于操作数组的工具类。
类中定义的都是静态工具方法
1，对数组排序。
2，二分查找。
3，数组复制。
4，对两个数组进行元素的比较，判断两个数组是否相同。
5，将数组转成字符串。
package cn.itcast.api.b.tools; import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Collection; import java.util.List; public class ArraysDemo { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { /* * Arrays:用于操作数组的工具类。 * 类中定义的都是静态工具方法 * 1，对数组排序。 * 2，二分查找。 * 3，数组复制。 * 4，对两个数组进行元素的比较，判断两个数组是否相同。 * 5，将数组转成字符串。 */ int[] arr = {34,21,67}; System.out.println(Arrays.toString(arr)); //将arr转成list集合。？如果数组中存储的是基本数据类型，那么转成集合，数组对象会作为集合中的元素存在。 //数组中元素时引用数据类型时，转成，数组元素会作为集合元素存在。 List<int[]> list1 = Arrays.asList(arr); System.out.println(list1); String[] strs = {"hah","hehe","xixi"}; boolean b = contains(strs,"hehe"); System.out.println(b); //将数组转成list集合。asList /* * 数组转成集合：就为了使用集合的方法操作数组中的元素。 * 但是不要使用增删等改变长度的方法。add remove 发生UnsupportedOperationException */ List<String> list = Arrays.asList(strs); System.out.println(list.contains("hehe")); System.out.println(list.get(2)); System.out.println(list.indexOf("hehe")); // list.add("java");//UnsupportedOperationException 数组长度的固定的，转成List集合长度也是固定的。 //-------------------集合转成数组--------------------- /* * 为什么集合转成数组呢？ * 为了限制对元素的增删操作。 */ Collection<String> c = new ArrayList<String>(); c.add("haha1"); c.add("haha2"); c.add("haha3"); c.add("haha4"); /* * 如果传递的数组的长度小于集合的长度，会创建一个同类型的数组长度为集合的长度。 * 如果传递的数组的长度大于了集合的长度，就会使用这个数组，没有存储元素的位置为null。 * 长度最好直接定义为和集合长度一致。 */ String[] str_arr = c.toArray(new String[c.size()]); System.out.println(Arrays.toString(str_arr)); } public static boolean contains(String[] strs,String key) { for (int i = 0; i < strs.length; i++) { if(strs[i].equals(key)){ return true; } } return false; } }
练习题目
1，Collection和Collections的区别？【面试题】
Collection是集合框架的顶层接口。
下面有两个开发中常用的List 和 Set集合。
根据数据结构的不同，也有了很多的具体子类集合对象。
Collections：是集合框架中的用于操作集合的工具类。
提供了很多的静态方法：比如：对list排序，二分查找，比如可以获取最值等。
其中一组可以非同步集合转成同步 集合的方法。