泛型

Java泛型简明教程

 Java 集合有个缺点，就是把一个对象“丢进”集合里之后，集合就会“忘记”这个对象的数据类型，当再次取出该对象时，该对象的编译类型就变成了 Object 类型（其运行时类型没变）。

但这样做带来如下两个问题：

1. 集合对元素类型没有任何限制，这样可能引发一些问题。例如，想创建一个只能保存 Dog 对象的集合，但程序也可以轻易地将 Cat 对象“丢”进去，所以可能引发异常。
2. 由于把对象“丢进”集合时，集合丢失了对象的状态信息，集合只知道它盛装的是 Object，因此取出集合元素后通常还需要进行强制类型转换。这种强制类型转换既增加了编程的复杂度，也可能引发 ClassCastException 异常。

所以为了解决上述问题，从 Java 1.5 开始提供了泛型。泛型可以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，提高了代码的重用率。本节将详细介绍 Java 中泛型的使用。

泛型集合

泛型本质上是提供类型的“类型参数”，也就是参数化类型。我们可以为类、接口或方法指定一个类型参数，通过这个参数限制操作的数据类型，从而保证类型转换的绝对安全。

例 1

下面将结合泛型与集合编写一个案例实现图书信息输出。

1）首先需要创建一个表示图书的实体类 Book，其中包括的图书信息有图书编号、图书名称和价格。Book 类的具体代码如下：

public class Book {
private int Id; // 图书编号
private String Name; // 图书名称
private int Price; // 图书价格
public Book(int id, String name, int price) { // 构造方法
this.Id = id;
this.Name = name;
this.Price = price;
}
public String toString() { // 重写 toString()方法
return this.Id + ", " + this.Name + "，" + this.Price;
}
}

2）使用 Book 作为类型创建 Map 和 List 两个泛型集合，然后向集合中添加图书元素，最后输出集合中的内容。具体代码如下：

public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
// 创建3个Book对象
Book book1 = new Book(1, "唐诗三百首", 8);
Book book2 = new Book(2, "小星星", 12);
Book book3 = new Book(3, "成语大全", 22);
Map<Integer, Book> books = new HashMap<Integer, Book>(); // 定义泛型 Map 集合
books.put(1001, book1); // 将第一个 Book 对象存储到 Map 中
books.put(1002, book2); // 将第二个 Book 对象存储到 Map 中
books.put(1003, book3); // 将第三个 Book 对象存储到 Map 中
System.out.println("泛型Map存储的图书信息如下：");
for (Integer id : books.keySet()) {
// 遍历键
System.out.print(id + "——");
System.out.println(books.get(id)); // 不需要类型转换
}
List<Book> bookList = new ArrayList<Book>(); // 定义泛型的 List 集合
bookList.add(book1);
bookList.add(book2);
bookList.add(book3);
System.out.println("泛型List存储的图书信息如下：");
for (int i = 0; i < bookList.size(); i++) {
System.out.println(bookList.get(i)); // 这里不需要类型转换
}
}
}

泛型类

除了可以定义泛型集合之外，还可以直接限定泛型类的类型参数。语法格式如下：

public class class_name<data_type1,data_type2,…>{}

例 2

在实例化泛型类时，需要指明泛型类中的类型参数，并赋予泛型类属性相应类型的值。例如，下面的示例代码创建了一个表示学生的泛型类，该类中包括 3 个属性，分别是姓名、年龄和性别。

public class Stu<N, A, S> {
private N name; // 姓名
private A age; // 年龄
private S sex; // 性别
// 创建类的构造函数
public Stu(N name, A age, S sex) {
this.name = name;
this.age = age;
this.sex = sex;
}
// 下面是上面3个属性的setter/getter方法
public N getName() {
return name;
}
public void setName(N name) {
this.name = name;
}
public A getAge() {
return age;
}
public void setAge(A age) {
this.age = age;
}
public S getSex() {
return sex;
}
public void setSex(S sex) {
this.sex = sex;
}
}

接着创建测试类。在测试类中调用 Stu 类的构造方法实例化 Stu 对象，并给该类中的 3 个属性赋予初始值，最终需要输出学生信息。测试类的代码实现如下：

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
Stu<String, Integer, Character> stu = new Stu<String, Integer, Character>("张晓玲", 28, '女');
String name = stu.getName();
Integer age = stu.getAge();
Character sex = stu.getSex();
System.out.println("学生信息如下：");
System.out.println("学生姓名：" + name + "，年龄：" + age + "，性别：" + sex);
}
}

泛型方法

是否拥有泛型方法，与其所在的类是不是泛型没有关系。

如果 static 方法需要使用泛型能力，就必须使其成为泛型方法。

1. public static List<T> find(Class<T>class,int userId){}

一般来说编写 Java 泛型方法，其返回值类型至少有一个参数类型应该是泛型，而且类型应该是一致的，如果只有返回值类型或参数类型之一使用了泛型，那么这个泛型方法的使用就被限制了。下面就来定义一个泛型方法，具体介绍泛型方法的创建和使用。

例 3

使用泛型方法打印图书信息。定义泛型方法，参数类型使用“T”来代替。在方法的主体中打印出图书信息。代码的实现如下：

public class Test3 {
public static <K,T> void List(T book) { // 定义泛型方法
if (book != null) {
System.out.println(book);
}
}
public static void main(String[] args) {
Book stu = new Book(1, "细学 Java 编程", 28);
List(stu); // 调用泛型方法
}
}

泛型的高级用法

泛型的用法非常灵活，除在集合、类和方法中使用外，本节将从三个方面介绍泛型的高级用法，包括限制泛型可用类型、使用类型通配符、继承泛型类和实现泛型接口。

1. 限制泛型可用类型

在 Java 中默认可以使用任何类型来实例化一个泛型类对象。当然也可以对泛型类实例的类型进行限制，语法格式如下：

class 类名称<T extends anyClass>
其中，anyClass 指某个接口或类。使用泛型限制后，泛型类的类型必须实现或继承 anyClass 这个接口或类。无论 anyClass 是接口还是类，在进行泛型限制时都必须使用 extends 关键字。

例如，在下面的示例代码中创建了一个 ListClass 类，并对该类的类型限制为只能是实现 List 接口的类。

//限制ListClass的泛型类型必须实现List接口
public class Test4<T extends List> {
public static void main(String[] args) {
// 实例化使用ArrayList的泛型类ListClass，正确
Test4<ArrayList> lc1 = new Test4<ArrayList>();
// 实例化使用LinkedList的泛型类LlstClass，正确
Test4<LinkedList> lc2 = new Test4<LinkedList>();
// 实例化使用HashMap的泛型类ListClass，错误，因为HasMap没有实现List接口
// ListClass<HashMap> lc3=new ListClass<HashMap>();
}
}

2. 使用类型通配符

Java 中的泛型还支持使用类型通配符，它的作用是在创建一个泛型类对象时限制这个泛型类的类型必须实现或继承某个接口或类。

使用泛型类型通配符的语法格式如下：

泛型类名称<? extends List>a = null;

1. A<? extends List>a = null;
2. a = new A<ArrayList> (); // 正确
3. b = new A<LinkedList> (); // 正确
4. c = new A<HashMap> (); // 错误‘
5. 在上述代码中，同样由于 HashMap 类没有实现 List 接口，所以在编译时会报错。

3. 继承泛型类和实现泛型接口

1. interface interface1<T1>{}
2. interface SubClass<T1,T2,T3> implements
3. Interface1<T2>{}