Java基础--泛型

使用场景1：

灵活获取List集合的值。

ListTest.java

package test1;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListTest {

    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add(100);    //标记1
        
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            String s = (String) list.get(i);   //标记2
            System.out.println(s);
        }
    }

}

运行结果：

解释代码：

上面的代码，首先new了一个ArrayList的实例，分别在list对象中添加String对象'a','b'和Int'100'。这是允许的，因为ArrayList的add()方法接收的参数是Object类型，而Object是最顶层类，所有类都是Object的子类，所以不会报错。因为忘记了//标记1 处添加非String对象，在循环当中 //标记2 处把所有的值都强制转换成了String，所以会报“java.lang.ClassCastException”异常。

注意：

1、因为List集合可以添加不同类型的对象，Java虚拟机也不会动态转换，所以在取值的时候会出现强制转换的错误“java.lang.ClassCastException”异常。

2、当我们将一个对象放入集合中，集合不会记住此对象的类型，当再次从集合中取出此对象时，改对象的编译类型变成了Object类型，但其运行时类型任然为其本身类型

疑问：

那么有没有什么办法可以使集合能够记住集合内元素各类型，且能够达到只要编译时不出现问题，运行时就不会出现“java.lang.ClassCastException”异常呢？答案就是使用泛型。

知识点：

1、什么是泛型？

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）。

例子1：

A、修改上面的ListTest.java代码。

　　ListTest.java

B、  结果分析

　　1、在line9转换成泛型，指定参数类型String之后，就不能随便添加不同的参数类型了，有效地防止参数类型错误。

　　2、定义了泛型之后，集合记住了自己的类型。

　　3、我们知道在List<String>中，String是类型实参，也就是说，相应的List接口中肯定含有类型形参。且get()方法的返回结果也直接是此形参类型（也就是对应的传入的类型实参）。

例子2：

1、List接口的的具体定义：

public interface List<E> extends Collection<E> {

    int size();

    boolean isEmpty();

    boolean contains(Object o);

    Iterator<E> iterator();

    Object[] toArray();

    <T> T[] toArray(T[] a);

    boolean add(E e);

    boolean remove(Object o);

    boolean containsAll(Collection<?> c);

    boolean addAll(Collection<? extends E> c);

    boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);

    boolean removeAll(Collection<?> c);

    boolean retainAll(Collection<?> c);

    void clear();

    boolean equals(Object o);

    int hashCode();

2、  结果分析

 在List接口中采用泛型化定义之后，<E>中的E表示类型形参，可以接收具体的类型实参，并且此接口定义中，凡是出现E的地方均表示相同的接受自外部的类型实参。

例子3：

1、  ArrayList作为List接口的实现类，其定义形式是：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> 
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);
        checkForComodification();
        return ArrayList.this.elementData(offset + index);
    }
    
    //...省略掉其他具体的定义过程

}

2、  结果分析

 由此，我们从源代码角度明白了为什么//1处加入Integer类型对象编译错误，且//2处get()到的类型直接就是String类型了。

例子4--自定义泛型接口、泛型类和泛型方法：

package test1;

public class BoxTest {

    public static void main(String[] args) {
        Box<String> box = new Box<String>("ffkk");
        System.out.println(box.getData());

    }

}

class Box<T>{
    private T data;
    
    public Box() {
    
    }
    
    public Box(T data){
        this.data = data;
    }
    
    public T getData(){
        return data;
    }
}

如果在new的时候指定了类型，在其方法的泛型所指的类型必是一样。

如果传入两个不同类型的实例，他们的类型会不会一样的呢？

例子5：

package test1;

public class BoxTest {

    public static void main(String[] args) {
        Box<String> box1 = new Box<String>("ffkk");
        Box<Integer> box2 = new Box<Integer>(100);
        System.out.println(box1.getClass() == box2.getClass());
    }

}

class Box<T>{
    private T data;
    
    public Box() {
    
    }
    
    public Box(T data){
        this.data = data;
    }
    
    public T getData(){
        return data;
    }
}

运行结果：

由此，我们发现，在使用泛型类时，虽然传入了不同的泛型实参，但并没有真正意义上生成不同的类型，传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个，即还是原来的最基本的类型（本实例中为Box），当然，在逻辑上我们可以理解成多个不同的泛型类型。

究其原因，在于Java中的泛型这一概念提出的目的，导致其只是作用于代码编译阶段，在编译过程中，对于正确检验泛型结果后，会将泛型的相关信息擦出，也就是说，成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。泛型信息不会进入到运行时阶段。

对此总结成一句话：泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型，实际上都是相同的基本类型。

例子6：

接着上面的结论，我们知道，Box<Number>和Box<Integer>实际上都是Box类型，现在需要继续探讨一个问题，那么在逻辑上，类似于Box<Number>和Box<Integer>是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢？

为了弄清这个问题，我们继续看下下面这个例子:

package test1;

public class BoxTest {

    public static void main(String[] args) {
        Box<Number> box1 = new Box<Number>(99);
        Box<Integer> box2 = new Box<Integer>(100);
        getData(box2);  //标记1
    }
    
    public static void getData(Box<Number> data){
        System.out.println(data.getData());
    }
}

class Box<T>{
    private T data;
    
    public Box() {
    
    }
    
    public Box(T data){
        this.data = data;
    }
    
    public T getData(){
        return data;
    }
}

//标记1 处报错如下：

例子7：

使用通配符

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {

        Box<String> name = new Box<String>("corn");
        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);
        Box<Number> number = new Box<Number>(314);

        getData(name);
        getData(age);
        getData(number);
    }

    public static void getData(Box<?> data) {
        System.out.println("data :" + data.getData());
    }

}

类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型实参。注意了，此处是类型实参，而不是类型形参！且Box<?>在逻辑上是Box<Integer>、Box<Number>...等所有Box<具体类型实参>的父类。由此，我们依然可以定义泛型方法，来完成此类需求。

例子8：

我们还可能听到类型通配符上限和类型通配符下限。具体有是怎么样的呢？

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {

        Box<String> name = new Box<String>("corn");
        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);
        Box<Number> number = new Box<Number>(314);

        getData(name);
        getData(age);
        getData(number);
        
        //getUpperNumberData(name); // 1
        getUpperNumberData(age);    // 2
        getUpperNumberData(number); // 3
    }

    public static void getData(Box<?> data) {
        System.out.println("data :" + data.getData());
    }
    
    public static void getUpperNumberData(Box<? extends Number> data){
        System.out.println("data :" + data.getData());
    }

}

此时，显然，在代码//1处调用将出现错误提示，而//2 //3处调用正常。

类型通配符上限通过形如Box<? extends Number>形式定义，相对应的，类型通配符下限为Box<? super Number>形式，其含义与类型通配符上限正好相反，在此不作过多阐述了。