JAVA中的泛型

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1、泛型概述

1.1、泛型由来

先来看一个案例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class FanXingDemo {public static void main(String[] args) {Collection arrayList = new ArrayList();
        arrayList.add("java");
        arrayList.add("php");
        arrayList.add(100);

        Iterator i=arrayList.iterator();
        while(i.hasNext()){String s=(String)(i.next());
            System.out.println(s);
        }
    }
}

运行结果：

程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException。为什么会发生类型转换异常呢？我们来分析下：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。怎么来解决这个问题呢？

Collection 虽然可以存储各种对象，但实际上通常 Collection 只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在 JDK5 之后，新增了 泛型 (Generic) 语法，让你在设计 API 时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用 API 的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。

泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

1.2、使用泛型的好处

泛型带来了哪些好处呢？

将运行时期的 ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。

避免了类型强转的麻烦。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class FanXingDemo01 {public static void main(String[] args) {Collection<String> arrayList = new ArrayList<String>();
        arrayList.add("java");
        arrayList.add("php");
        // 当集合明确类型后，存放类型不一致就会编译报错
        //arrayList.add(100);
        // 集合已经明确具体存放的元素类型，那么在使用迭代器的时候，迭代器也同样会知道具体遍历元素类型
        Iterator<String> i=arrayList.iterator();
        while(i.hasNext()){// 当使用 Iterator<String> 控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是 String 类型
            String s=i.next();
            System.out.println(s);
        }

    }
}

2、泛型定义及使用

我们在集合中会大量使用到泛型，这里来完整地学习泛型知识。

泛型，用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。

2.1、泛型类

泛型类型用于类的定义中，被称为泛型类。通过泛型可以完成对一组类的操作对外开放相同的接口。最典型的就是各种容器类，如：List、Set、Map。

2.1.1、格式

class 类名称 < 泛型标识：可以随便写任意标识号，标识指定的泛型的类型 >{private 泛型标识 /*（成员变量类型）*/ var; 
 		.....
 	}
}

2.1.2、案例

public class Generic<T>{//key 这个成员变量的类型为 T,T 的类型由外部指定  
    private T key;
    public Generic(T key) {// 泛型构造方法形参 key 的类型也为 T，T 的类型由外部指定
        this.key = key;
    }
    public T getKey(){// 泛型方法 getKey 的返回值类型为 T，T 的类型由外部指定
        return key;
    }
}

注意：

此处 T 可以随便写为任意标识，常见的如 T、E、K、V 等形式的参数常用于表示泛型

在实例化泛型类时，必须指定 T 的具体类型

public class FanXingDemo02{public static void main(String args[]){// 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
		// 传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为 Integer.
		Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);
		// 传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为 String.
   	Generic<String> genericString = new Generic<String>("key_vlaue");
  	System.out.println("泛型测试 : key is" + genericInteger.getKey());
		System.out.println("泛型测试 : key is" + genericString.getKey());
	}
}

2.2、泛型接口

泛型接口与泛型类的定义及使用基本相同。泛型接口常被用在各种类的生产器中

2.2.1、格式

interface 类名称 < 泛型标识：可以随便写任意标识号，标识指定的泛型的类型 >{public T next();
}

2.2.2、案例

// 定义一个泛型接口
public interface Generator<T> {public T next();
}

/**
 * 未传入泛型实参时，与泛型类的定义相同，在声明类的时候，需将泛型的声明也一起加到类中
 * 即：class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
 * 如果不声明泛型，如：class FruitGenerator implements Generator<T>，编译器会报错："Unknown class"
 */
class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{@Override
    public T next() {return null;
    }
}

/**
 * 传入泛型实参时：* 定义一个生产器实现这个接口, 虽然我们只创建了一个泛型接口 Generator<T>
 * 但是我们可以为 T 传入无数个实参，形成无数种类型的 Generator 接口。* 在实现类实现泛型接口时，如已将泛型类型传入实参类型，则所有使用泛型的地方都要替换成传入的实参类型
 * 即：Generator<T>，public T next(); 中的的 T 都要替换成传入的 String 类型。*/
public class FruitGenerator implements Generator<String> {private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};
    @Override
    public String next() {Random rand = new Random();
        return fruits[rand.nextInt(3)];
    }
}

2.3、泛型方法

在 java 中, 泛型类的定义非常简单，但是泛型方法就比较复杂了。

尤其是我们见到的大多数泛型类中的成员方法也都使用了泛型，有的甚至泛型类中也包含着泛型方法，这样在初学者中非常容易将泛型方法理解错了。

泛型类，是在实例化类的时候指明泛型的具体类型；泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型。

2.3.1、格式

修饰符 < 代表泛型的变量 > 返回值类型 方法名(参数){ }

2.3.2、案例

 // 这个类是个泛型类，在上面已经介绍过
    public class Generic<T> {private T key;

        public Generic(T key) {this.key = key;
        }

        // 我想说的其实是这个，虽然在方法中使用了泛型，但是这并不是一个泛型方法。
        // 这只是类中一个普通的成员方法，只不过他的返回值是在声明泛型类已经声明过的泛型。
        // 所以在这个方法中才可以继续使用 T 这个泛型。
        public T getKey() {return key;
        }
    }

public class FanXingDemo03 {/**
     * 这才是一个真正的泛型方法。* 首先在 public 与返回值之间的 <T> 必不可少，这表明这是一个泛型方法，并且声明了一个泛型 T
     * 这个 T 可以出现在这个泛型方法的任意位置.
     * 泛型的数量也可以为任意多个
     * 如：public <T,K> K showKeyName(Generic<T> container){
     * ...
     * }
     */
    public <T> T showKeyName(Generic<T> container) {System.out.println("container key :" + container.getKey());
        // 当然这个例子举的不太合适，只是为了说明泛型方法的特性。
        T test = container.getKey();
        return test;
    }

    public static void main(String[] args) {}}

public class FanXingDemo04 {public static <T> void out(T t) {System.out.println(t);
    }
    public static void main(String[] args) {out("findingsea");
        out(123);
        out(11.11);
        out(true);
    }
}

public class FanXingDemo04 {public static <T> void out(T... args) {for (T t : args) {System.out.println(t);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {out("findingsea", 123, 11.11, true);
    }
}

class Fruit {@Override
    public String toString() {return "fruit";
    }
}

class Apple extends Fruit {@Override
    public String toString() {return "apple";
    }
}

class Person {@Override
    public String toString() {return "Person";
    }
}

class GenerateTest<T> {public void show_1(T t) {System.out.println(t.toString());
    }

    // 在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型 E，这种泛型 E 可以为任意类型。可以类型与 T 相同，也可以不同。
    // 由于泛型方法在声明的时候会声明泛型 <E>，因此即使在泛型类中并未声明泛型，编译器也能够正确识别泛型方法中识别的泛型。
    public <E> void show_3(E t) {System.out.println(t.toString());
    }

    // 在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型 T，注意这个 T 是一种全新的类型，可以与泛型类中声明的 T 不是同一种类型。
    public <T> void show_2(T t) {System.out.println(t.toString());
    }
}
public class FanXingDemo05 {public static void main(String[] args) {Apple apple = new Apple();
        Person person = new Person();

        GenerateTest<Fruit> generateTest = new GenerateTest<Fruit>();
        //apple 是 Fruit 的子类，所以这里可以
        generateTest.show_1(apple);
        // 编译器会报错，因为泛型类型实参指定的是 Fruit，而传入的实参类是 Person
        //generateTest.show_1(person);

        // 使用这两个方法都可以成功
        generateTest.show_2(apple);
        generateTest.show_2(person);

        // 使用这两个方法也都可以成功
        generateTest.show_3(apple);
        generateTest.show_3(person);
    }
}

3、泛型通配符

可以用 <T>、<K,V>、<T extends Number> 等进行泛型的声明。其中，<T extends Number> 的声明方式限定了 T 的范围，T 只能为 Number 的子类。

3.1、通配符

E – Element (在集合中使用，因为集合中存放的是元素)
T – Type（Java 类）K – Key（键）V – Value（值）N – Number（数值类型）？– 表示不确定的 java 类型（无限制通配符类型）Object – 是所有类的根类，任何类的对象都可以设置给该 Object 引用变量，使用的时候可能需要类型强制转换，但是用使用了泛型 T、E 等这些标识符后，在实际用之前类型就已经确定了，不需要再进行类型强制转换。

3.2、通配符基本使用

泛型的通配符: 不知道使用什么类型来接收的时候, 此时可以使用?,? 表示未知通配符。

此时只能接受数据, 不能往该集合中存储数据。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class FanXingDemo06 {public static void main(String[] args) {Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
        getElement(list1);
        Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
        getElement(list2);
    }
    public static void getElement(Collection<?> coll){}}

3.3、受限泛型

之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在 JAVA 的泛型中可以指定一个泛型的 上限 和下限。

泛型的上限：

格式：类型名称 <? extends 类 > 对象名称

意义：只能接收该类型及其子类

泛型的下限：

格式：类型名称 <? super 类 > 对象名称

意义：只能接收该类型及其父类型

比如：现已知 Object 类，String 类，Number 类，Integer 类，其中 Number 是 Integer 的父类

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class FanXingDemo07{public static void main(String[] args) {Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
        Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
        Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
        Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
        getElement1(list1);
        //getElement1(list2);// 报错
        getElement1(list3);
        //getElement1(list4);// 报错
        //getElement2(list1);// 报错
        //getElement2(list2);// 报错
        getElement2(list3);
        getElement2(list4);
    }
    // 泛型的上限：此时的泛型?，必须是 Number 类型或者 Number 类型的子类
    public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
    // 泛型的下限：此时的泛型?，必须是 Number 类型或者 Number 类型的父类
    public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}}