java泛型孔子问

孔夫子问：“java泛型为什么存在?"

颜回答曰：“安全简单！”

孔夫子问："何为安全简单!"

颜回答曰：“在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，提高代码的重用率。”

 

泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。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。有泛型的情况的下，通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”，“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换，而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况，编译器可能不提示错误，在运行的时候才出现异常，这是一个安全隐患。

 

    泛型要求：

 

1、泛型的类型参数只能是类类型（包括自定义类），不能是简单类型。

2、同一种泛型可以对应多个版本（因为参数类型是不确定的），不同版本的泛型类实例是不兼容的。

3、泛型的类型参数可以有多个。

4、泛型的参数类型可以使用extends语句，例如<T extends superclass>。习惯上称为“有界类型”。

5、泛型的参数类型还可以是通配符类型。例如Class<?> classType = Class.forName("java.lang.String");

使用泛型案例:

class Gen<T> {
private T ob; //定义泛型成员变量
public Gen(T ob) {
this.ob = ob;
}
public T getOb() {
return ob;
}
public void setOb(T ob) {
this.ob = ob;
}
public void showType() {
System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());
}
}
public class GenDemo {
public static void main(String[] args){
//定义泛型类Gen的一个Integer版本
Gen<Integer> intOb=new Gen<Integer>(88);
intOb.showType();
int i= intOb.getOb();
System.out.println("value= " + i);
System.out.println("----------------------------------");
//定义泛型类Gen的一个String版本
Gen<String> strOb=new Gen<String>("Hello Gen!");
strOb.showType();
String s=strOb.getOb();
System.out.println("value= " + s);
}
}

 未使用泛型案例

class Gen2 {
private Object ob; //定义一个通用类型成员
public Gen2(Object ob) {
this.ob = ob;
}
public Object getOb() {
return ob;
}
public void setOb(Object ob) {
this.ob = ob;
}
public void showTyep() {
System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());
}
}
public class GenDemo2 {
public static void main(String[] args) {
//定义类Gen2的一个Integer版本
Gen2 intOb = new Gen2(new Integer(88));
intOb.showTyep();
int i = (Integer) intOb.getOb();
System.out.println("value= " + i);
System.out.println("---------------------------------");
//定义类Gen2的一个String版本
Gen2 strOb = new Gen2("Hello Gen!");
strOb.showTyep();
String s = (String) strOb.getOb();
System.out.println("value= " + s);
}
}

 

运行结果：

两个例子运行Demo结果是相同的,控制台输出结果如下：

T的实际类型是:

java.lang.Integer

value= 88

----------------------------------

T的实际类型是: java.lang.String

value= Hello Gen!

 

深入讲解：

1，原始代码

有两个类如下，要构造两个类的对象，并打印出各自的成员x。

public class StringFoo {
private String x;
public StringFoo(String x) {
this.x = x;
}
public String getX() {
return x;
}
public void setX(String x) {
this.x = x;
}
}
public class DoubleFoo {
private Double x;
public DoubleFoo(Double x) {
this.x = x;
}
public Double getX() {
return x;
}
public void setX(Double x) {
this.x = x;
}
}

 

2，重构

因为上面的类中，成员和方法的逻辑都一样，就是类型不一样，因此考虑重构。Object是所有类的父类，因此可以考虑用Object做为成员类型，这样就可以实现通用了，实际上就是“Object泛型”，暂时这么称呼。

public class ObjectFoo {
private Object x;
public ObjectFoo(Object x) {
this.x = x;
}
public Object getX() {
return x;
}
public void setX(Object x) {
this.x = x;
}
}

 demo

public class ObjectFooDemo {
public static void main(String args[]) {
ObjectFoo strFoo = new ObjectFoo(new StringFoo("Hello Generics!"));
ObjectFoo douFoo = new ObjectFoo(new DoubleFoo(Double("33")));
ObjectFoo objFoo = new ObjectFoo(new Object());
System.out.println("strFoo.getX="+(StringFoo)strFoo.getX());
System.out.println("douFoo.getX="+(DoubleFoo)douFoo.getX());
System.out.println("objFoo.getX="+objFoo.getX());
}
}

 运行结果如下：

strFoo.getX=Hello Generics!

douFoo.getX=33.0

objFoo.getX=java.lang.Object@19821f

解说：在Java 5之前，为了让类有通用性，往往将参数类型、返回类型设置为Object类型，当获取这些返回类型来使用时候，必须将其“强制”转换为原有的类型或者接口，然后才可以调用对象上的方法。

3,泛型来实现

强制类型转换很麻烦，我还要事先知道各个Object具体类型是什么，才能做出正确转换。否则，要是转换的类型不对，比如将“Hello Generics!”字符串强制转换为Double,那么编译的时候不会报错，可是运行的时候就挂了。那有没有不强制转换的办法----有，改用 Java5泛型来实现。

 

public class GenericsFoo<T> {
private T x;
public GenericsFoo(T x) {
this.x = x;
}
public T getX() {
return x;
}
public void setX(T x) {
this.x = x;
}
}
public class GenericsFooDemo {
public static void main(String args[]){
GenericsFoo<String> strFoo=new GenericsFoo<String>("Hello Generics!");
GenericsFoo<Double> douFoo=new GenericsFoo<Double>(new Double("33"));
GenericsFoo<Object> objFoo=new GenericsFoo<Object>(new Object());
System.out.println("strFoo.getX="+strFoo.getX());
System.out.println("douFoo.getX="+douFoo.getX());
System.out.println("objFoo.getX="+objFoo.getX());
}
}

 运行结果：

strFoo.getX=Hello Generics!

douFoo.getX=33.0

objFoo.getX=java.lang.Object@19821f

和使用“Object泛型”方式实现结果的完全一样，但是这个Demo简单多了，里面没有强制类型转换信息。

下面解释一下上面泛型类的语法：

使用<T>来声明一个类型持有者名称，然后就可以把T当作一个类型代表来声明成员、参数和返回值类型。

当然T仅仅是个名字，这个名字可以自行定义。

class GenericsFoo<T> 声明了一个泛型类，这个T没有任何限制，实际上相当于Object类型，实际上相当于 class GenericsFoo<T extends Object>。

与Object泛型类相比，使用泛型所定义的类在声明和构造实例的时候，可以使用“<实际类型>”来一并指定泛型类型持有者的真实类型。类如

GenericsFoo<Double> douFoo=new GenericsFoo<Double>(new Double("33"));

当然，也可以在构造对象的时候不使用尖括号指定泛型类型的真实类型，但是你在使用该对象的时候，就需要强制转换了。比如：GenericsFoo douFoo=new GenericsFoo(new Double("33"));

实际上，当构造对象时不指定类型信息的时候，默认会使用Object类型，这也是要强制转换的原因。

高阶运用

1、限制泛型

在上面的例子中，由于没有限制class GenericsFoo<T>类型持有者T的范围，实际上这里的限定类型相当于Object，这和“Object泛型”实质是一样的。限制比如我们要限制T为集合接口类型。只需要这么做：

class GenericsFoo<T extends Collection>，这样类中的泛型T只能是Collection接口的实现类，传入非Collection接口编译会出错。

注意：<T extends Collection>这里的限定使用关键字extends，后面可以是类也可以是接口。但这里的extends已经不是继承的含义了，应该理解为T类型是实现Collection接口的类型，或者T是继承了XX类的类型。

下面继续对上面的例子改进，我只要实现了集合接口的类型：

public class CollectionGenFoo<T extends Collection> {
private T x;
public CollectionGenFoo(T x) {
this.x = x;
}
public T getX() {
return x;
}
public void setX(T x) {
this.x = x;
}
}

   实例化

public class CollectionGenFooDemo {
public static void main(String args[]) {
CollectionGenFoo<ArrayList> listFoo = null;
listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
//出错了,不让这么干。
//原来作者写的这个地方有误，需要将listFoo改为listFoo1
// CollectionGenFoo<Collection> listFoo1 = null;
// listFoo1=new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
System.out.println("实例化成功!");
}
}

 当前看到的这个写法是可以编译通过，并运行成功。可是注释掉的两行加上就出错了，因为<T extends Collection>这么定义类型的时候，就限定了构造此类实例的时候T是确定的一个类型，这个类型实现了Collection接口，但是实现 Collection接口的类很多很多，如果针对每一种都要写出具体的子类类型，那也太麻烦了，我干脆还不如用Object通用一下。别急，泛型针对这种情况还有更好的解决方案，那就是“通配符泛型”。

2，通配符泛型

为了解决类型被限制死了不能动态根据实例来确定的缺点，引入了“通配符泛型”，针对上面的例子，使用通配泛型格式为<? extends Collection>，“？”代表未知类型，这个类型是实现Collection接口。那么上面实现的方式可以写为：

public class CollectionGenFooDemo {
public static void main(String args[]) {
CollectionGenFoo<ArrayList> listFoo = null;
listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
//现在不会出错了
//原来作者写的这个地方有误，需要将listFoo改为listFoo1
CollectionGenFoo<? extends Collection> listFoo1 = null;
listFoo1=new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
System.out.println("实例化成功!");
}
}

 注意：

1、如果只指定了<?>，而没有extends，则默认是允许Object及其下的任何Java类了。也就是任意类。

2、通配符泛型不单可以向下限制，如<? extends Collection>，还可以向上限制，如<? super Double>，表示类型只能接受Double及其上层父类类型，如Number、Object类型的实例。

3、泛型类定义可以有多个泛型参数，中间用逗号隔开，还可以定义泛型接口，泛型方法。这些都与泛型类中泛型的使用规则类似。

泛型方法

是否拥有泛型方法，与其所在的类是否泛型没有关系。要定义泛型方法，只需将泛型参数列表置于返回值前。如:

public class ExampleA {
public <T> void f(T x) {
System.out.println(x.getClass().getName());
}
public static void main(String[] args) {
ExampleA ea = new ExampleA();
ea.f(" ");
ea.f(10);
ea.f('a');
ea.f(ea);
}
}

 输出结果：

java.lang.String

java.lang.Integer

java.lang.Character

ExampleA

使用泛型方法时，不必指明参数类型，编译器会自己找出具体的类型。泛型方法除了定义不同，调用就像普通方法一样。

需要注意，一个static方法，无法访问泛型类的类型参数，所以，若要static方法需要使用泛型能力，必须使其成为泛型方法。