菜鸡的Java笔记 第三十三 - java 泛型

泛型 GenericParadigm
        1.泛型的产生动机
        2.泛型的使用以及通配符
        3.泛型方法的使用
        
        JDK1.5 后的三大主要新特性：泛型，枚举，Annotation
        
        泛型的产生背景

　　　　在 Java SE 5.0 以前操作集合有许多缺点：
　　　　　　一是从集合取出对象时，需要执行类型转换操作，我们在前面讲过，集合中存储都是以 Object 对象进行存储的，这无疑让我们的操作变得麻烦。
　　　　　　二是由于没有类型检查，可以向集合添加任意对象，不便于我们对集合的管理，有时候甚至会导致严重的错误。

　　　　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）。

　　

            假如说现在要求你定义一个表示坐标的类：Point ，在这个类中存放有两个属性：x 坐标和 y 坐标
            但是由于此类设计特殊，现在在实际使用中可能出现有以下三种结构的数据：
                整数：x = 10, y = 10;
                小数：x = 10.0,y = 20.1;
                字符串： x = 东经 100 度，y = 北纬 30 度
            现在发现在 Point 类里面可以保存三种数据类型，而 Point 类中应该只会存在有两个属性：x 和 y
            很明显现在唯一可以想到的一定是 Object 类型，因为满足于如下的转换：
                保存 int：int > 自动装箱为 Integer > 向上转型为 Object
                保存 double：double > 自动装箱为 Double > 向上转型为 Object
                保存 String：String > 向上转型为 Object

　　
                
            范例：定义 Point 类

    class Point{
        private Object x;
        private Object y;
        public void setx(){
            this.x = x;
        }
        public void sety(){
            this.y = y;
        }
        public void getx(){
            return x;
        }
        public void gety(){
            return y;
        }
    }

           
            于是下面通过一些重复的操作，分别保存好三个内容
        范例：坐标为整数

    // 第一步：设置坐标数据
    Point p = new Point();
    p.setx(10);
    p.sety(20);
    // 第二步：取得坐标数据
    int x = (Integer) p.getx();
    int y = (Integer)p.gety();
    System.out.println("x= " + x + "y = " + y);

   
        范例：坐标为小数

    // 第一步：设置坐标数据
    Point p = new Point();
    p.setx(10.1);
    p.sety(20.0);
    // 第二步：取得坐标数据
    double x = (Double) p.getx();
    double y = (Double)p.gety();
    System.out.println("x= " + x + "y = " + y);

           
        范例：坐标为字符串

    // 第一步：设置坐标数据
    Point p = new Point();
    p.setx("东经 100 度 ");
    p.sety("北纬 30 度 ");
    // 第二步：取得坐标数据
    String x = (String) p.getx();
    String y = (String)p.gety();
    System.out.println("x= " + x +" "+ "y = " + y);

           
        以上的操作的确是满足了开发要求。但是最严重的问题也就同时产生了，整个代码的实现关键在于利用了 Object 类型
        利用 Object 操作的有点在于可以接收所有的数据类型，但是缺点也就是因为优点造成的： Object 如果要接收数据那么必须进行强制性的向下转型
        
        范例：可能带来的隐患

    // 第一步：设置坐标数据
    Point p = new Point();
    p.setx(100);
    p.sety("北纬 30 度 ");
    // 第二步：取得坐标数据
    String x = (String) p.getx();
    String y = (String)p.gety();
    System.out.println("x= " + x +" "+ "y = " + y);

           
        以上的代码本质上讲一定会存在有问题的，但是现在的程序中明显无法发现这些问题
        因为 Object 本身就可以存放 Integer ,但是这个代码是在项目执行的时候出错
            
            Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
                at cn.mysterious.GenericParadigm.main(GenericParadigm.java:29)
                
        所以现在通过分析就可以发现。向下转型这样的操作本身就会存在有安全隐患，而且这种隐患是不能够在编写的时候检查出来的
        传统利用 Object 类来进行处理的操作永远都会有这样的问题
        那么现在既然已经出现了这样的问题，用什么样的方式可以解决此类问题呢？
        唯一的方案，不进行对象的向下转型，但是不转型有又打破了好不容易建立起来的一些优势。所以在这样的背景下产生了泛型技术
        泛型的本质：类中的属性或者方法的参数，在类定义的时候不设置具体的类型，只使用一个标记表示，而在这些类使用的时候才会为其动态的绑定一种数据类型
        
        范例：使用泛型

    class Point<T>{ // T: Type(类型),Param(参数),R:Return
    private T x;
    private T y;
    public void setx(T x){
        this.x = x;
    }
    public void sety(T y){
        this.y = y;
    }
    public T getx(){
        return x;
    }
    public T gety(){
        return y;
    }
}

       
        实际上这里面就告诉使用者，此时的 Poit 类中的属性类型无法确定，必须在类实例化对象的时候动态的绑定
        
        范例：使用泛型实例化类对象

    // 第一步：设置坐标数据
    Point<String> p = new Point();
    p.setx("东经 100 度");
    p.sety("北纬 30 度 ");
    // 第二步：取得坐标数据
    String x = p.getx();
    String y = p.gety();
    System.out.println("x= " + x +" "+ "y = " + y);

           
            此时没有出现所谓的向上转型或者向下转型，并且操作的类型都是动态分配的
            
            如果在应用了泛型技术的类使用的时候没有设置泛型类型，JDK 默认也不会认为它出现了语法错误，也能够正常的执行
            同时使用 Object 作为默认类型
            
            如果泛型保存的死基本数据类型，则必须使用包装类处理
            
    通配符：“？”
        现在有如下泛型类

    class Message<T>{
        private T info;
        public void setInfo(T info) {
            this.info = info;
        }
        public T getInfo() {
            return info;
        }
    }

            首先类的对象一定是可以发生引用传递操作的，所以以上的代码可以进行对象的引用传递
            
        范例：编写代码

    public class GenericParadigm {

        public static void main(String[] args) {
            Message<String> msg = new Message<String>();
            fun(msg);
            System.out.println(msg.getInfo());
        }
        public static void fun(Message<String> temp){
            temp.setInfo("hello");
        }
    }

           
            但是泛型类型可以改变，所以现在将以上使用的泛型类型由 String 变为 Integer ，
            这个时候 fun() 方法将不能正常的使用，并且由于重载是受到类型而不是泛型类型的限制，那么也无法通过重载解决此问题
            可是这样的问题怎么解决呢？那么现在就必须有一种类型可以接收全部的泛型种类，有人说：方法里面不用泛型声明了
            
        范例：不用泛型，则用 Object 描述

    public class GenericParadigm {

        public static void main(String[] args) {
            Message<String> msg = new Message<String>();
            fun(msg);
            System.out.println(msg.getInfo());
        }
        public static void fun(Message temp){
            temp.setInfo("hello");
        }
    }

           
        这个时候需要有一种标记，这种标记要满足如下要求
            可以用于泛型上，这样可以避免安全警告
            这个标记使用之后，允许接收任何内容，但是不能修改里面的数据
        为此在泛型中提供有一个重要的通配符“？”
        
        范例：使用通配符描述

    public class GenericParadigm {

        public static void main(String[] args) {
            Message<String> msg = new Message<String>();
            msg.setInfo("......");
            fun(msg);
            
        }
        public static void fun(Message<?> temp){
            System.out.println(temp.getInfo());
        }
    }

           
        但是在此时通配符的基础上又扩展了两个子通配符组合
            ？ extends 类：设置泛型的上限，此设置可以在类或者方法参数中
                “? extends Number ”：表示可以使用的泛型只能够是 Nunber 或者是 Number 的子类
            ？ super 类：设置泛型的下限 ，可以设置在方法参数中
                “? super String ”：表示只能够设置 String 或者是其父类 Object
                
        范例：设置泛型的上限

package cn.mysterious;

class Message<T extends Number >{
    private T info;
    public void setInfo(T info) {
        this.info = info;
    }
    public T getInfo() {
        return info;
    }
}

public class GenericParadigm {

    public static void main(String[] args) {
        Message<Integer> msg = new Message<Integer>();
        msg.setInfo(1010);
        fun(msg);
        
    }
    public static void fun(Message<? extends Number> temp){
        System.out.println(temp.getInfo());
    }
}

           
        范例：设置泛型的下限

package cn.mysterious;

class Message<T >{
    private T info;
    public void setInfo(T info) {
        this.info = info;
    }
    public T getInfo() {
        return info;
    }
}

public class GenericParadigm {

    public static void main(String[] args) {
        Message<String> msg = new Message<String>();
        msg.setInfo("1111");
        fun(msg);
        
    }
    public static void fun(Message<? super String> temp){
        System.out.println(temp.getInfo());
    }
}

            以后如果在看文档的时候会出现许多这样的标记，要求能看懂
            
    泛型接口(重点)
        在接口上使用泛型就是泛型接口

             // 接口：Ixxx，抽象类：Abstractxxx,普通类：直接写
            interface IMessage<T >{
                public void print(T t); // 此方法上使用了泛型
            }

        此时实现了泛型接口，但是对于泛型接口的子类有两种实现模式
            一：在子类继续使用泛型声明        

    package cn.mysterious;
     // 接口：Ixxx，抽象类：Abstractxxx,普通类：直接写
    interface IMessage<T >{
        public void print(T t); // 此方法上使用了泛型
    }
    class Message<P> implements IMessage<P>{
        public void print(P t) {
            // TODO Auto-generated method stub
            System.out.println(t);
        }
    }
    public class GenericParadigm {

        public static void main(String[] args) {
            IMessage<String> msg = new Message<String>();
            msg.print("ssssss");
        }
    }

           
            二：在子类定义时不使用泛型，直接为父类接口设置好泛型类型        

    package cn.mysterious;
     // 接口：Ixxx，抽象类：Abstractxxx,普通类：直接写
    interface IMessage<T >{
        public void print(T t); // 此方法上使用了泛型
    }
    class MessageImpl implements IMessage<String>{
        public void print(String t) {
            // TODO Auto-generated method stub
            System.out.println(t);
        }
    }
    public class GenericParadigm {

        public static void main(String[] args) {
            IMessage<String> msg = new MessageImpl();
            msg.print("ssssss");
        }
    }

           
            后续学习的时候一定会出现泛型接口的使用，要清楚它的两种实现模式
            
    泛型方法
        如果在一个方法上使用了泛型，那么这个方法就称为泛型方法
        泛型方法不一定非要定义在泛型声明的类中，也可能就是一个方法定义为泛型方法
        
        范例：泛型方法

    package cn.mysterious;

    public class GenericParadigm {

        public static void main(String[] args) {
            Integer num[] = fun(1,2,3); // 泛型操作
            for (Integer integer : num) {
                System.out.println(integer);
            }
        }
        public static <T> T[] fun(T ...arg ){ // 声明并使用泛型
            return arg;
        }
    }

           
            从现实来讲泛型方法能看懂就行了
            
    总结
        1.泛型解决的问题：对象向下转型所带来的安全隐患
        2.本质思想：类的属性或方法的参数都是可以由用户在使用的动态设置好的
        3.通配符：？，？ extends 类，？ super 类