（转）Java泛型详解
一，打破砂锅问到底
泛型存在的意义？
泛型类，泛型接口，泛型方法如何定义？
如何限定类型变量？
泛型中使用的约束和局限性有哪些？
泛型类型的继承规则是什么？
泛型中的通配符类型是什么？
如何获取泛型的参数类型？
虚拟机是如何实现泛型的？
在日常开发中是如何运用泛型的？
Java泛型详解.png
二，晓之以理动之以码
1，泛型的定义以及存在意义
泛型，即“参数化类型”。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）。
例如：GenericClass<T>{}
一些常用的泛型类型变量：
E：元素（Element），多用于java集合框架
K：关键字（Key）
N：数字（Number）
T：类型（Type）
V：值（Value）
如果要实现不同类型的加法，每种类型都需要重载一个add方法
package com.jay.java.泛型.needGeneric;
/**
* Author：Jay On 2019/5/9 16:06
* <p>
* Description: 为什么使用泛型
*/
public class NeedGeneric1 {
private static int add(int a, int b) {
System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a + b));
return a + b;
}
private static float add(float a, float b) {
System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a + b));
return a + b;
}
private static double add(double a, double b) {
System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a + b));
return a + b;
}
private static <T extends Number> double add(T a, T b) {
System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a.doubleValue() + b.doubleValue()));
return a.doubleValue() + b.doubleValue();
}
public static void main(String[] args) {
NeedGeneric1.add(1, 2);
NeedGeneric1.add(1f, 2f);
NeedGeneric1.add(1d, 2d);
NeedGeneric1.add(Integer.valueOf(1), Integer.valueOf(2));
NeedGeneric1.add(Float.valueOf(1), Float.valueOf(2));
NeedGeneric1.add(Double.valueOf(1), Double.valueOf(2));
}
}
取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型，且很容易现“java.lang. ClassCast Exception”异常。
package com.jay.java.泛型.needGeneric;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* Author：Jay On 2019/5/9 16:23
* <p>
* Description: 为什么要使用泛型
*/
public class NeedGeneric2 {
static class C{
}
public static void main(String[] args) {
List list=new ArrayList();
list.add("A");
list.add("B");
list.add(new C());
list.add(100);
//1.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。
//2.因此，//1处取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型，且很容易出现“java.lang.ClassCastException”异常。
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
// System.out.println(list.get(i));
String value= (String) list.get(i);
System.out.println(value);
}
}
}
所以使用泛型的意义在于
1,适用于多种数据类型执行相同的代码（代码复用）
2, 泛型中的类型在使用时指定，不需要强制类型转换（类型安全，编译器会检查类型）
2，泛型类的使用
定义一个泛型类：public class GenericClass<T>{}
package com.jay.java.泛型.DefineGeneric;
/**
* Author：Jay On 2019/5/9 16:49
* <p>
* Description: 泛型类
*/
public class GenericClass<T> {
private T data;
public T getData() {
return data;
}
public void setData(T data) {
this.data = data;
}
public static void main(String[] args) {
GenericClass<String> genericClass=new GenericClass<>();
genericClass.setData("Generic Class");
System.out.println(genericClass.getData());
}
}
3，泛型接口的使用
定义一个泛型接口：public interface GenericIntercace<T>{}
/**
* Author：Jay On 2019/5/9 16:57
* <p>
* Description: 泛型接口
*/
public interface GenericIntercace<T> {
T getData();
}
实现泛型接口方式一：public class ImplGenericInterface1<T> implements GenericIntercace<T>
/**
* Author：Jay On 2019/5/9 16:59
* <p>
* Description: 泛型接口实现类-泛型类实现方式
*/
public class ImplGenericInterface1<T> implements GenericIntercace<T> {
private T data;
private void setData(T data) {
this.data = data;
}
@Override
public T getData() {
return data;
}
public static void main(String[] args) {
ImplGenericInterface1<String> implGenericInterface1 = new ImplGenericInterface1<>();
implGenericInterface1.setData("Generic Interface1");
System.out.println(implGenericInterface1.getData());
}
}
实现泛型接口方式二：public class ImplGenericInterface2 implements GenericIntercace<String> {}
/**
* Author：Jay On 2019/5/9 17:01
* <p>
* Description: 泛型接口实现类-指定具体类型实现方式
*/
public class ImplGenericInterface2 implements GenericIntercace<String> {
4，泛型方法的使用
定义一个泛型方法： private static<T> TgenericAdd(T a, T b) {}
/**
* Author：Jay On 2019/5/10 10:46
* <p>
* Description: 泛型方法
*/
public class GenericMethod1 {
private static int add(int a, int b) {
System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a + b));
return a + b;
}
private static <T> T genericAdd(T a, T b) {
System.out.println(a + "+" + b + "="+a+b);
return a;
}
public static void main(String[] args) {
GenericMethod1.add(1, 2);
GenericMethod1.<String>genericAdd("a", "b");
}
}
/**
* Author：Jay On 2019/5/10 16:22
* <p>
* Description: 泛型方法
*/
public class GenericMethod3 {
static class Animal {
@Override
public String toString() {
return "Animal";
}
}
static class Dog extends Animal {
@Override
public String toString() {
return "Dog";
}
}
static class Fruit {
@Override
public String toString() {
return "Fruit";
}
}
static class GenericClass<T> {
public void show01(T t) {
System.out.println(t.toString());
}
public <T> void show02(T t) {
System.out.println(t.toString());
}
public <K> void show03(K k) {
System.out.println(k.toString());
}
}
public static void main(String[] args) {
Animal animal = new Animal();
Dog dog = new Dog();
Fruit fruit = new Fruit();
GenericClass<Animal> genericClass = new GenericClass<>();
//泛型类在初始化时限制了参数类型
genericClass.show01(dog);
// genericClass.show01(fruit);
//泛型方法的参数类型在使用时指定
genericClass.show02(dog);
genericClass.show02(fruit);
genericClass.<Animal>show03(animal);
genericClass.<Animal>show03(dog);
genericClass.show03(fruit);
// genericClass.<Dog>show03(animal);
}
}
5，限定泛型类型变量
1,对类的限定：public class TypeLimitForClass<T extends List & Serializable>{}
2,对方法的限定：public static<T extends Comparable<T>>T getMin(T a, T b) {}
/**
* Author：Jay On 2019/5/10 16:38
* <p>
* Description: 类型变量的限定-方法
*/
public class TypeLimitForMethod {
/**
* 计算最小值
* 如果要实现这样的功能就需要对泛型方法的类型做出限定
*/
// private static <T> T getMin(T a, T b) {
// return (a.compareTo(b) > 0) ? a : b;
// }
/**
* 限定类型使用extends关键字指定
* 可以使类，接口，类放在前面接口放在后面用&符号分割
* 例如：<T extends ArrayList & Comparable<T> & Serializable>
*/
public static <T extends Comparable<T>> T getMin(T a, T b) {
return (a.compareTo(b) < 0) ? a : b;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(TypeLimitForMethod.getMin(2, 4));
System.out.println(TypeLimitForMethod.getMin("a", "r"));
}
}
/**
* Author：Jay On 2019/5/10 17:02
* <p>
* Description: 类型变量的限定-类
*/
public class TypeLimitForClass<T extends List & Serializable> {
private T data;
public T getData() {
return data;
}
public void setData(T data) {
this.data = data;
}
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> stringArrayList = new ArrayList<>();
stringArrayList.add("A");
stringArrayList.add("B");
ArrayList<Integer> integerArrayList = new ArrayList<>();
integerArrayList.add(1);
integerArrayList.add(2);
integerArrayList.add(3);
TypeLimitForClass<ArrayList> typeLimitForClass01 = new TypeLimitForClass<>();
typeLimitForClass01.setData(stringArrayList);
TypeLimitForClass<ArrayList> typeLimitForClass02 = new TypeLimitForClass<>();
typeLimitForClass02.setData(integerArrayList);
System.out.println(getMinListSize(typeLimitForClass01.getData().size(), typeLimitForClass02.getData().size()));
}
public static <T extends Comparable<T>> T getMinListSize(T a, T b) {
return (a.compareTo(b) < 0) ? a : b;
}
6，泛型中的约束和局限性
1,不能实例化泛型类
2,静态变量或方法不能引用泛型类型变量，但是静态泛型方法是可以的
3,基本类型无法作为泛型类型
4,无法使用instanceof关键字或==判断泛型类的类型
5,泛型类的原生类型与所传递的泛型无关，无论传递什么类型，原生类是一样的
6,泛型数组可以声明但无法实例化
7,泛型类不能继承Exception或者Throwable
8,不能捕获泛型类型限定的异常但可以将泛型限定的异常抛出
/**
* Author：Jay On 2019/5/10 17:41
* <p>
* Description: 泛型的约束和局限性
*/
public class GenericRestrict1<T> {
static class NormalClass {
}
private T data;
/**
* 不能实例化泛型类
* Type parameter 'T' cannot be instantiated directly
*/
public void setData() {
//this.data = new T();
}
/**
* 静态变量或方法不能引用泛型类型变量
* 'com.jay.java.泛型.restrict.GenericRestrict1.this' cannot be referenced from a static context
*/
// private static T result;
// private static T getResult() {
// return result;
// }
/**
* 静态泛型方法是可以的
*/
private static <K> K getKey(K k) {
return k;
}
public static void main(String[] args) {
NormalClass normalClassA = new NormalClass();
NormalClass normalClassB = new NormalClass();
/**
* 基本类型无法作为泛型类型
*/
// GenericRestrict1<int> genericRestrictInt = new GenericRestrict1<>();
GenericRestrict1<Integer> genericRestrictInteger = new GenericRestrict1<>();
GenericRestrict1<String> genericRestrictString = new GenericRestrict1<>();
/**
* 无法使用instanceof关键字判断泛型类的类型
* Illegal generic type for instanceof
*/
// if(genericRestrictInteger instanceof GenericRestrict1<Integer>){
// return;
// }
/**
* 无法使用“==”判断两个泛型类的实例
* Operator '==' cannot be applied to this two instance
*/
// if (genericRestrictInteger == genericRestrictString) {
// return;
// }
/**
* 泛型类的原生类型与所传递的泛型无关，无论传递什么类型，原生类是一样的
*/
System.out.println(normalClassA == normalClassB);//false
System.out.println(genericRestrictInteger == genericRestrictInteger);//
System.out.println(genericRestrictInteger.getClass() == genericRestrictString.getClass()); //true
System.out.println(genericRestrictInteger.getClass());//com.jay.java.泛型.restrict.GenericRestrict1
System.out.println(genericRestrictString.getClass());//com.jay.java.泛型.restrict.GenericRestrict1
/**
* 泛型数组可以声明但无法实例化
* Generic array creation
*/
GenericRestrict1<String>[] genericRestrict1s;
// genericRestrict1s = new GenericRestrict1<String>[10];
genericRestrict1s = new GenericRestrict1[10];
genericRestrict1s[0]=genericRestrictString;
}
}
/**
* Author：Jay On 2019/5/10 18:45
* <p>
* Description: 泛型和异常
*/
public class GenericRestrict2 {
private class MyException extends Exception {
}
/**
* 泛型类不能继承Exception或者Throwable
* Generic class may not extend 'java.lang.Throwable'
*/
// private class MyGenericException<T> extends Exception {
// }
//
// private class MyGenericThrowable<T> extends Throwable {
// }
/**
* 不能捕获泛型类型限定的异常
* Cannot catch type parameters
*/
public <T extends Exception> void getException(T t) {
// try {
//
// } catch (T e) {
//
// }
}
/**
*可以将泛型限定的异常抛出
*/
public <T extends Throwable> void getException(T t) throws T {
try {
} catch (Exception e) {
throw t;
}
}
}
7，泛型类型继承规则
1,对于泛型参数是继承关系的泛型类之间是没有继承关系的
2,泛型类可以继承其它泛型类，例如: public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
3,泛型类的继承关系在使用中同样会受到泛型类型的影响
/**
* Author：Jay On 2019/5/10 19:13
* <p>
* Description: 泛型继承规则测试类
*/
public class GenericInherit<T> {
private T data1;
private T data2;
public T getData1() {
return data1;
}
public void setData1(T data1) {
this.data1 = data1;
}
public T getData2() {
return data2;
}
public void setData2(T data2) {
this.data2 = data2;
}
public static <V> void setData2(GenericInherit<Father> data2) {
}
public static void main(String[] args) {
// Son 继承自 Father
Father father = new Father();
Son son = new Son();
GenericInherit<Father> fatherGenericInherit = new GenericInherit<>();
GenericInherit<Son> sonGenericInherit = new GenericInherit<>();
SubGenericInherit<Father> fatherSubGenericInherit = new SubGenericInherit<>();
SubGenericInherit<Son> sonSubGenericInherit = new SubGenericInherit<>();
/**
* 对于传递的泛型类型是继承关系的泛型类之间是没有继承关系的
* GenericInherit<Father> 与GenericInherit<Son> 没有继承关系
* Incompatible types.
*/
father = new Son();
// fatherGenericInherit=new GenericInherit<Son>();
/**
* 泛型类可以继承其它泛型类，例如: public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
*/
fatherGenericInherit=new SubGenericInherit<Father>();
/**
*泛型类的继承关系在使用中同样会受到泛型类型的影响
*/
setData2(fatherGenericInherit);
// setData2(sonGenericInherit);
setData2(fatherSubGenericInherit);
// setData2(sonSubGenericInherit);
}
private static class SubGenericInherit<T> extends GenericInherit<T> {
}
8，通配符类型
1,<? extends Parent> 指定了泛型类型的上届
2,<? super Child> 指定了泛型类型的下届
3, <?> 指定了没有限制的泛型类型
通配符测试类结构.png
/**
* Author：Jay On 2019/5/10 19:51
* <p>
* Description: 泛型通配符测试类
*/
public class GenericByWildcard {
private static void print(GenericClass<Fruit> fruitGenericClass) {
System.out.println(fruitGenericClass.getData().getColor());
}
private static void use() {
GenericClass<Fruit> fruitGenericClass = new GenericClass<>();
print(fruitGenericClass);
GenericClass<Orange> orangeGenericClass = new GenericClass<>();
//类型不匹配,可以使用<? extends Parent> 来解决
// print(orangeGenericClass);
}
/**
* <? extends Parent> 指定了泛型类型的上届
*/
private static void printExtends(GenericClass<? extends Fruit> genericClass) {
System.out.println(genericClass.getData().getColor());
}
public static void useExtend() {
GenericClass<Fruit> fruitGenericClass = new GenericClass<>();
printExtends(fruitGenericClass);
GenericClass<Orange> orangeGenericClass = new GenericClass<>();
printExtends(orangeGenericClass);
GenericClass<Food> foodGenericClass = new GenericClass<>();
//Food是Fruit的父类，超过了泛型上届范围，类型不匹配
// printExtends(foodGenericClass);
//表示GenericClass的类型参数的上届是Fruit
GenericClass<? extends Fruit> extendFruitGenericClass = new GenericClass<>();
Apple apple = new Apple();
Fruit fruit = new Fruit();
/*
* 道理很简单，？ extends X 表示类型的上界，类型参数是X的子类，那么可以肯定的说，
* get方法返回的一定是个X（不管是X或者X的子类）编译器是可以确定知道的。
* 但是set方法只知道传入的是个X，至于具体是X的那个子类，不知道。
* 总结：主要用于安全地访问数据，可以访问X及其子类型，并且不能写入非null的数据。
*/
// extendFruitGenericClass.setData(apple);
// extendFruitGenericClass.setData(fruit);
fruit = extendFruitGenericClass.getData();
}
/**
* <? super Child> 指定了泛型类型的下届
*/
public static void printSuper(GenericClass<? super Apple> genericClass) {
System.out.println(genericClass.getData());
}
public static void useSuper() {
GenericClass<Food> foodGenericClass = new GenericClass<>();
printSuper(foodGenericClass);
GenericClass<Fruit> fruitGenericClass = new GenericClass<>();
printSuper(fruitGenericClass);
GenericClass<Apple> appleGenericClass = new GenericClass<>();