Java基础不简单,泛型很重要!
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2021-10-19 06:57
前言
其实在开发中经常会看到泛型的使用，但是很多人对其也是一知半解，大概知道这是一个类似标签的东西。比如最常见的给集合定义泛型。
List list = new ArrayList<>();
Map map = new HashMap<>();
那么什么是泛型，为什么使用泛型，怎么使用泛型，接着往下看。
什么是泛型Java泛型是J2SE1.5中引入的一个新特性，其本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数（type parameter），这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。-- 百度百科
这句话读起来有点拗口，但是我们要抓住他说的关键，参数化类型和可以用在类、接口和方法的创建中，我们知道泛型是在什么地方使用。
一般我在思考这种问题时，会反过来思考，假如没有泛型会怎么样？
我们以最简单的List集合为例子，假如没有泛型：
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("good");
list.add(100);
list.add('a');
for(int i = 0; i < list.size(); i++){
String val = (String) list.get(i);
System.out.println("val:" + val);
}
}
很显然在没有泛型的时候，List默认是Object类型，所以List里的元素可以是任意的，看起来集合里装着任意类型的参数是“挺不错”，但是任意的类型的缺点也是很明显的，就是要开发者对集合中的元素类型在预知的情况下进行操作，否则编译时不会提示错误，但是运行时很容易出现类型转换异常(ClassCastException)。
如果没有泛型，第二个小问题是，我们把一个对象放进了集合中，但是集合并不会记住这个对象的类型，再次取出时统统都会变成Object类，但是在运行时仍然为其本身的类型。
所以引入泛型就可以解决以上两个问题：
- 类型安全问题。使用泛型，则会在编译期就能发现类型转换异常的错误。
- 消除类型强转。泛型可以消除源代码中的许多强转类型的操作，这样可以使代码更加可读，并减少出错的机会。
泛型只有在编译阶段有效，在运行阶段会被擦除。
下面做个试验，请看代码：
List stringArrayList = new ArrayList();
List integerArrayList = new ArrayList();
Class classStringArrayList = stringArrayList.getClass();
Class classIntegerArrayList = integerArrayList.getClass();
System.out.println(classStringArrayList == classIntegerArrayList);
结果是true，由此可看出，在运行时ArrayList和ArrayList都会被擦除成ArrayList。
Java 泛型擦除是 Java 泛型中的一个重要特性，其目的是避免过多的创建类而造成的运行时的过度消耗。
泛型的使用方式在上文也提到泛型有三种使用方式：泛型类、泛型接口、泛型方法。
泛型类
基本语法：
public class 类名<泛型标识, 泛型标识, ...> {
private 泛型标识 变量名;
}
示例代码：
public class GenericClass<T> {
private T t;
}
在泛型类里面，泛型形参T可用在返回值和方法参数上，例如：
public class GenericClass<T> {
private T t;
public GenericClass() {
}
public void setValue(T t) {//作为参数
this.t = t;
}
public T getValue() {//作为返回值
return t;
}
}
当我们创建类实例时，就可以传入类型实参：
public static void main(String[] args) throws Exception {
//泛型传入了String类型
GenericClass generic = new GenericClass();
//这里就限制了setValue()方法只能传入String类型
generic.setValue("abc");
//限制了getValue()方法得到的也是String类型
String value = generic.getValue();
System.out.println(value);
}
这里与普通类创建实例不同的地方在于，泛型类的构造需要在类名后面添加上<泛型>，这个尖括号传的是什么类型，T就代表什么类型。泛型类的作用就体现在这里，他限制了这个类的使用了泛型标识的方法的返回值和参数。
泛型方法
基本语法：
修饰符 返回值类型 方法名(形参列表){
}
示例：
//静态方法
public static E getObject1(Class clazz) throws Exception {
return clazz.newInstance();
}
//实例方法
public E getObject2(Class clazz) throws Exception {
return clazz.newInstance();
}
使用示例：
public static void main(String[] args) throws Exception {
GenericClass generic = new GenericClass<>();
Object object1 = GenericClass.getObject1(Object.class);
System.out.println(object1);
Object object2 = generic.getObject2(Object.class);
System.out.println(object2);
}
其实泛型方法比较简单，就是在返回值前加上尖括号<泛型标识>来表示泛型变量。不过对于初学者来说，很容易会跟泛型类的泛型方法混淆，特别是泛型类里定义了泛型方法的情况。
public class GenericClass<T> {
private T t;
public GenericClass() {
}
//泛型类的方法
public void setValue(T t) {
this.t = t;
}
//泛型类的方法
public T getValue() {
return t;
}
//静态泛型方法，区别在于在返回值前需要加上尖括号<泛型标识>
public static E getObject1(Class clazz) throws Exception {
return clazz.newInstance();
}
//实例泛型方法，区别在于在返回值前需要加上尖括号<泛型标识>
public E getObject2(Class clazz) throws Exception {
return clazz.newInstance();
}
}
泛型接口
基本语法：
public 接口名称 <泛型标识, 泛型标识, ...>{
泛型标识 方法名();
}
示例：
public interface Generator<T> {
T next();
}
当实现泛型接口不传入实参时，与泛型类定义相同，需要将泛型的声明加在类名后面：
public class ObjectGenerator<T> implements Generator<T> {
@Override
public T next() {
return null;
}
}
当实现泛型接口传入实参时，当泛型参数传入了具体的实参后，则所有使用到泛型的地方都会被替换成传入的参数类型。比如下面的例子中，next()方法的返回值就变成了Integer类型：
public class IntegerGenerator implements Generator<Integer> {
@Override
public Integer next() {
Random random = new Random();
return random.nextInt(10);
}
}
泛型通配符
类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型实参，这里的 ? 是具体的类型实参，而不是类型形参。它跟Integer，Double，String这些类型一样都是一种实际的类型，我们可以把 ? 看作是所有类型的父类。
类型通配符又可以分为类型通配符上限和类型通配符下限。
类型通配符上限
基本语法：
类/接口
要求该泛型的类型，只能是实参类型，或实参类型的 子类 类型。
比如：
public class ListUtils<T extends List> {
public void doing(T t) {
System.out.println("size: " + t.size());
for (Object o : t) {
System.out.println(o);
}
}
}
这样就限制了传入的泛型只能是List的子类，如下所示：
public static void main(String[] args) throws Exception {
ListUtils utils = new ListUtils<>();
List list = Arrays.asList("1", "2", "3");
utils.doing(list);
}
类型通配符下限
基本语法：
类/接口super 实参类型>
要求该泛型的类型，只能是实参类型，或实参类型的 父类 类型
比如：
public class ListUtils {
//静态泛型方法，使用super关键字定义通配符下限
public static void copy(Collectionsuper E> parentList, Collection childList) {
for (E e : childList) {
parentList.add(e);
}
}
}
限制了传入的List类型：
public static void main(String[] args) throws Exception {
Integer i1 = new Integer(10);
Integer i2 = new Integer(20);
List integers = new ArrayList<>();
integers.add(i1);
integers.add(i2);
List numbers = new ArrayList<>();
//childList传入的是List，所以parentList传入的只能是Integer本身或者其父类的List
ListUtils.copy(numbers, integers);
System.out.println(numbers);//[10, 20]
}
泛型使用注意点
不能在静态字段使用泛型。
不能和基本类型一起使用。
异常类不能使用泛型。
总结最后总结一下泛型的作用：
- 提高了代码的可读性，这点毋庸置疑。
- 解决类型安全的问题，在编译期就能发现类型转换异常的错误。
- 可拓展性强，可以使用泛型通配符定义，不需要定义实际的数据类型。
- 提高了代码的重用性。可以重用数据处理算法，不需要为每一种类型都提供特定的代码。
非常感谢你的阅读，希望这篇文章能给到你帮助和启发。
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