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如何使用 Java 泛型来避免 ClassCastException

泛型在java中有很重要的地位，在面向对象编程及各种设计模式中有非常广泛的应用。

一句话解释什么是泛型？

泛型是相关语言特性的集合，它允许类或方法对各种类型的对象进行操作，同时提供编译时类型安全性检查

引入泛型之前

泛型在Java集合框架中被广泛使用,我们不使用泛型,那么代码将会是这样:

List doubleList = new LinkedList();
doubleList.add(3.5D);
Double d = (Double) doubleList.iterator().next(); //类型强制转换

doubleList中存储一个Double类型的值, 但是List并不能阻止我们往里面再添加一个String类型

比如:doubleList.add (“ Hello world ”);

最后一行的(Double)强制转换操作符将导致在遇到非 Double 对象时抛出 ClassCastException

引入泛型之后

因为直到运行时才检测到类型安全性的缺失，所以开发人员可能不会意识到这个问题，将其留给客户机(而不是编译器)来发现。泛型允许开发人员将List标记为只包含 Double 对象，从而帮助编译器提醒开发人员在列表中存储非 Double 类型的对象的问题,在编译和开发期间,就把问题解决掉

我们可以这样改造上面的代码:

List doubleList = new LinkedList();
doubleList.add(3.5D);
Double d = doubleList.iterator().next();

这时 我们再添加String类型的参数 会提示需要的类型不符合需求.

深入探索泛型类

泛型的概念

泛型是通过类型参数引入一组类型的类或接口.

类型参数:是一对尖括号之间以逗号分隔的类型参数名列表。

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。

泛型类型遵循语法

泛型类型遵循以下语法:

class identifier<formalTypeParameterList>{
  
}

interface identifier<formalTypeParameterList>{
 
}

interface Map<K,V> {//多个用逗号分隔
}

类型参数命名原则

Java 编程约定要求类型参数名称为单个大写字母，例如 E 表示元素，K 表示键，V 表示值，T 表示类型。避免使用像A,B,C这样没有意义的名称。

List < E > 表示一个元素列表，但是 List < B > 的意思是什么呢？

实际类型参数 替换 类型参数

泛型的类型参数可以被替换为实际的类型参数(类型名称)。例如，List < String > 是一个参数化类型，其中 String 是替换类型参数 E 的实际类型参数。

JAVA支持的实际类型的参数有哪些

• 类型参数: 类型参数 传递给 类型参数

class Container<E> { 
Set elements; //E传给E
}

• 具体类:传递具体的类

例: List < Student >   , Student为具体类 传给E

• 参数化类:传递具体的参数化类

例: Set < List < Shape > >, List< Shape > 为具体的参数化类 传给E

• 数组类型: 传递数组

例: Map < String, String[] >, String传给K  String[]传给V

• 通配符: 使用问号(?)传递

例: Class < ? >  , ? 传给T

声明和使用泛型

泛型的声明涉及到指定形式类型参数列表，并在整个实现过程中访问这些类型参数。使用泛型时需要在实例化泛型时将实际类型参数传递给类型参数

定义泛型的例子

在本例子中,我们实现一个简易的容器Container,该容器类型存储相应参数类型的对象,使其能够存储各种类型

class Container<E>  //也可以使用实际类型的参数
{
   private E[] elements;
   private int index;
   Container(int size)
   {
      elements = (E[]) new Object[size];
      //本例中我们传入的是String,将Object[]转化为String[]返回
      index = 0;
   }
   void add(E element)
   {
      elements[index++] = element;
   }
   E get(int index)
   {
      return elements[index];
   }
   int size()
   {
      return index;
   }
}
public class GenDemo
{
 
   public static void main(String[] args)
   {
      Container con = new Container(5);//使用String传给E,指定E为String类型的
      con.add("North");
      con.add("South");
      con.add("East");
      con.add("West");
      for (int i = 0; i < con.size(); i++)
         System.out.println(con.get(i));
   }
}

指定类型参数的泛型

Container < E > 中的 E 为无界类型参数,通俗的讲就是什么类型都可以,可以将任何实际的类型参数传递给 E . 例如，可以指定 Container < Student > 、 Container < Employee > 或 Container < Person >

通过指定上限来限制传入的类

但是有时你想限制类型,比如你想 < E > 只接受 Employee 及其子类

class Employees<E extends Employee>

此时传入的E 必须为 Employee子类, new Employees< String > 是无效的.

指定多个类型限制

当然我们还可以为一个类指定多个类型 使用&分隔 :

abstract class Employee
{
   private BigDecimal hourlySalary;
   private String name;
   Employee(String name, BigDecimal hourlySalary)
   {
      this.name = name;
      this.hourlySalary = hourlySalary;
   }
   public BigDecimal getHourlySalary()
   {
      return hourlySalary;
   }
   public String getName()
   {
      return name;
   }
   public String toString()
   {
      return name + ": " + hourlySalary.toString();
   }
}
class Accountant extends Employee implements Comparable<Accountant>
/*
Comparable < Accountant > 表明Accountant可以按照自然顺序进行比较
Comparable 接口声明为泛型类型，只有一个名为 t 的类型参数。
这个接口提供了一个 int compareTo (t o)方法，该方法将当前对象与参数(类型为 t)进行比较，
当该对象小于、等于或大于指定对象时返回负整数、零或正整数。
*/

{
   Accountant(String name, BigDecimal hourlySalary)
   {
      super(name, hourlySalary);
   }
   public int compareTo(Accountant acct)
   {
      return getHourlySalary().compareTo(acct.getHourlySalary());
   }
}

class SortedEmployees<E extends Employee & Comparable<E>> 

//第一个必须为class 之后的必须为interface
{
   private E[] employees;
   private int index;
   @SuppressWarnings("unchecked")
   SortedEmployees(int size)
   {
      employees = (E[]) new Employee[size];
      int index = 0;
   }
   void add(E emp)
   {
      employees[index++] = emp;
      Arrays.sort(employees, 0, index);
   }
   E get(int index)
   {
      return employees[index];
   }
   int size()
   {
      return index;
   }
}
public class GenDemo
{
   public static void main(String[] args)
   {
      SortedEmployees se = new SortedEmployees(10);
      se.add(new Accountant("John Doe", new BigDecimal("35.40")));
      se.add(new Accountant("George Smith", new BigDecimal("15.20")));
      se.add(new Accountant("Jane Jones", new BigDecimal("25.60")));
      for (int i = 0; i < se.size(); i++)
         System.out.println(se.get(i));
   }
}

下界和泛型参数

假设你想要打印出一个对象列表

class Scratch_12{
    public static void main(String[] args) {
        {
            List directions = new ArrayList();
            directions.add("north");
            directions.add("south");
            directions.add("east");
            directions.add("west");
            printList(directions);
            List grades = new ArrayList();
            grades.add(new Integer(98));
            grades.add(new Integer(63));
            grades.add(new Integer(87));
            printList(grades);
        }

    }
    static void printList(List