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一. 泛型概念的提出(為何須要泛型)?
起首,我們看下上面這段冗長的代碼:
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList(); list.add("qqyumidi"); list.add("corn"); list.add(100); for (int i = 0; i < list.size(); i++) { String name = (String) list.get(i); // 1 System.out.println("name:" + name); } } }
界說了一個List類型的聚集,先向個中參加了兩個字符串類型的值,隨後參加一個Integer類型的值。這是完整許可的,由於此時list默許的類型為Object類型。在以後的輪回中,因為忘卻了之前在list中也參加了Integer類型的值或其他編碼緣由,很輕易湧現相似於//1中的毛病。由於編譯階段正常,而運轉時會湧現“java.lang.ClassCastException”異常。是以,招致此類毛病編碼進程中不容易發明。
在如上的編碼進程中,我們發明重要存在兩個成績:
1.當我們將一個對象放入聚集中,聚集不會記住此對象的類型,當再次從聚集中掏出此對象時,改對象的編譯類型釀成了Object類型,但其運轉時類型任然為其自己類型。
2.是以,//1處掏出聚集元素時須要工資的強迫類型轉化到詳細的目的類型,且很輕易湧現“java.lang.ClassCastException”異常。
那末有無甚麼方法可使聚集可以或許記住聚集內元素各類型,且可以或許到達只需編譯時不湧現成績,運轉時就不會湧現“java.lang.ClassCastException”異常呢?謎底就是應用泛型。
二.甚麼是泛型?
泛型,即“參數化類型”。一提到參數,最熟習的就是界說辦法時無形參,然後挪用此辦法時傳遞實參。那末參數化類型怎樣懂得呢?望文生義,就是將類型由本來的詳細的類型參數化,相似於辦法中的變量參數,此時類型也界說成參數情勢(可以稱之為類型形參),然後在應用/挪用時傳入詳細的類型(類型實參)。
看著似乎有點龐雜,起首我們看下下面誰人例子采取泛型的寫法。
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { /* List list = new ArrayList(); list.add("qqyumidi"); list.add("corn"); list.add(100); */ List<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("qqyumidi"); list.add("corn"); //list.add(100); // 1 提醒編譯毛病 for (int i = 0; i < list.size(); i++) { String name = list.get(i); // 2 System.out.println("name:" + name); } } }
采取泛型寫法後,在//1處想參加一個Integer類型的對象時會湧現編譯毛病,經由過程List<String>,直接限制了list聚集中只能含有String類型的元素,從而在//2處不必停止強迫類型轉換,由於此時,聚集可以或許記住元素的類型信息,編譯器曾經可以或許確認它是String類型了。
聯合下面的泛型界說,我們曉得在List<String>中,String是類型實參,也就是說,響應的List接口中確定含有類型形參。且get()辦法的前往成果也直接是此形參類型(也就是對應的傳入的類型實參)。上面就來看看List接口的的詳細界說:
public interface List<E> extends Collection<E> { int size(); boolean isEmpty(); boolean contains(Object o); Iterator<E> iterator(); Object[] toArray(); <T> T[] toArray(T[] a); boolean add(E e); boolean remove(Object o); boolean containsAll(Collection<?> c); boolean addAll(Collection<? extends E> c); boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c); boolean removeAll(Collection<?> c); boolean retainAll(Collection<?> c); void clear(); boolean equals(Object o); int hashCode(); E get(int index); E set(int index, E element); void add(int index, E element); E remove(int index); int indexOf(Object o); int lastIndexOf(Object o); ListIterator<E> listIterator(); ListIterator<E> listIterator(int index); List<E> subList(int fromIndex, int toIndex); }
我們可以看到,在List接口中采取泛型化界說以後,<E>中的E表現類型形參,可以吸收詳細的類型實參,而且此接口界說中,但凡湧現E的處所均表現雷同的接收自內部的類型實參。
天然的,ArrayList作為List接口的完成類,其界說情勢是:
由此,我們從源代碼角度明確了為何//1處參加Integer類型對象編譯毛病,且//2處get()到的類型直接就是String類型了。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } public E get(int index) { rangeCheck(index); checkForComodification(); return ArrayList.this.elementData(offset + index); } //...省略失落其他詳細的界說進程 }
三.自界說泛型接口、泛型類和泛型辦法
從下面的內容中,年夜家曾經明確了泛型的詳細運作進程。也曉得了接口、類和辦法也都可使用泛型去界說,和響應的應用。是的,在詳細應用時,可以分為泛型接口、泛型類和泛型辦法。
自界說泛型接口、泛型類和泛型辦法與上述Java源碼中的List、ArrayList相似。以下,我們看一個最簡略的泛型類和辦法界說:
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<String> name = new Box<String>("corn"); System.out.println("name:" + name.getData()); } } class Box<T> { private T data; public Box() { } public Box(T data) { this.data = data; } public T getData() { return data; } }
在泛型接口、泛型類和泛型辦法的界說進程中,我們罕見的如T、E、K、V等情勢的參數經常使用於表現泛型形參,因為吸收來自內部應用時刻傳入的類型實參。那末關於分歧傳入的類型實參,生成的響應對象實例的類型是否是一樣的呢?
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<String> name = new Box<String>("corn"); Box<Integer> age = new Box<Integer>(712); System.out.println("name class:" + name.getClass()); // com.qqyumidi.Box System.out.println("age class:" + age.getClass()); // com.qqyumidi.Box System.out.println(name.getClass() == age.getClass()); // true } }
由此,我們發明,在應用泛型類時,固然傳入了分歧的泛型實參,但並沒有真正意義上生成分歧的類型,傳入分歧泛型實參的泛型類在內存上只要一個,即照樣本來的最根本的類型(本實例中為Box),固然,在邏輯上我們可以懂得成多個分歧的泛型類型。
究其緣由,在於Java中的泛型這一概念提出的目標,招致其只是感化於代碼編譯階段,在編譯進程中,關於准確磨練泛型成果後,會將泛型的相干信息擦出,也就是說,勝利編譯事後的class文件中是不包括任何泛型信息的。泛型信息不會進入到運轉時階段。
對此總結成一句話:泛型類型在邏輯上看以算作是多個分歧的類型,現實上都是雷同的根本類型。
四.類型通配符
接著下面的結論,我們曉得,Box<Number>和Box<Integer>現實上都是Box類型,如今須要持續商量一個成績,那末在邏輯上,相似於Box<Number>和Box<Integer>能否可以算作具有父子關系的泛型類型呢?
為了弄清這個成績,我們持續看下上面這個例子:
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<Number> name = new Box<Number>(99); Box<Integer> age = new Box<Integer>(712); getData(name); //The method getData(Box<Number>) in the type GenericTest is //not applicable for the arguments (Box<Integer>) getData(age); // 1 } public static void getData(Box<Number> data){ System.out.println("data :" + data.getData()); } }
我們發明,在代碼//1處湧現了毛病提醒信息:The method getData(Box<Number>) in the t ype GenericTest is not applicable for the arguments (Box<Integer>)。明顯,經由過程提醒信息,我們曉得Box<Number>在邏輯上不克不及視為Box<Integer>的父類。那末,緣由安在呢?
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<Integer> a = new Box<Integer>(712); Box<Number> b = a; // 1 Box<Float> f = new Box<Float>(3.14f); b.setData(f); // 2 } public static void getData(Box<Number> data) { System.out.println("data :" + data.getData()); } } class Box<T> { private T data; public Box() { } public Box(T data) { setData(data); } public T getData() { return data; } public void setData(T data) { this.data = data; } }
這個例子中,明顯//1和//2處確定會湧現毛病提醒的。在此我們可使用反證法來停止解釋。
假定Box<Number>在邏輯上可以視為Box<Integer>的父類,那末//1和//2處將不會有毛病提醒了,那末成績就出來了,經由過程getData()辦法掏出數據時究竟是甚麼類型呢?Integer? Float? 照樣Number?且因為在編程進程中的次序弗成控性,招致在需要的時刻必需要停止類型斷定,且停止強迫類型轉換。明顯,這與泛型的理念抵觸,是以,在邏輯上Box<Number>不克不及視為Box<Integer>的父類。
好,那我們回過火來持續看“類型通配符”中的第一個例子,我們曉得其詳細的毛病提醒的深條理緣由了。那末若何處理呢?總部能再界說一個新的函數吧。這和Java中的多態理念明顯是違反的,是以,我們須要一個在邏輯上可以用來表現同時是Box<Integer>和Box<Number>的父類的一個援用類型,由此,類型通配符應運而生。
類型通配符普通是應用 ? 取代詳細的類型實參。留意了,此處是類型實參,而不是類型形參!且Box<?>在邏輯上是Box<Integer>、Box<Number>...等一切Box<詳細類型實參>的父類。由此,我們仍然可以界說泛型辦法,來完成此類需求。
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<String> name = new Box<String>("corn"); Box<Integer> age = new Box<Integer>(712); Box<Number> number = new Box<Number>(314); getData(name); getData(age); getData(number); } public static void getData(Box<?> data) { System.out.println("data :" + data.getData()); } }
有時刻,我們還能夠聽到類型通配符下限和類型通配符上限。詳細有是怎樣樣的呢?
在下面的例子中,假如須要界說一個功效相似於getData()的辦法,但對類型實參又有進一步的限制:只能是Number類及其子類。此時,須要用到類型通配符下限。
public class GenericTest { public static void main(String[] args) { Box<String> name = new Box<String>("corn"); Box<Integer> age = new Box<Integer>(712); Box<Number> number = new Box<Number>(314); getData(name); getData(age); getData(number); //getUpperNumberData(name); // 1 getUpperNumberData(age); // 2 getUpperNumberData(number); // 3 } public static void getData(Box<?> data) { System.out.println("data :" + data.getData()); } public static void getUpperNumberData(Box<? extends Number> data){ System.out.println("data :" + data.getData()); } }
此時,明顯,在代碼//1處挪用將湧現毛病提醒,而//2 //3處挪用正常。
類型通配符下限經由過程形如Box<? extends Number>情勢界說,絕對應的,類型通配符上限為Box<? super Number>情勢,其寄義與類型通配符下限正好相反,在此不作過量論述了。
五.話外篇
本文中的例子重要是為了論述泛型中的一些思惟而簡略舉出的,其實不必定有實在際的可用性。別的,一提到泛型,信任年夜家用到最多的就是在聚集中,其實,在現實的編程進程中,本身可使用泛型去簡化開辟,且能很好的包管代碼質量。而且還要留意的一點是,Java中沒有所謂的泛型數組一說。
關於泛型,最重要的照樣須要懂得其面前的思惟和目標。
以上就是對Java 泛型的常識材料整頓,後續持續彌補相干材料,感謝年夜家對本站的支撐!