一、什么是泛型
一般的类和方法,只能使用具体的类型: 要么是基本类型,要么是自定义的类。如果要编写可以应用于多种类型的代码,这种刻板的限制对代码的束缚就会很大。
—– 来源《Java编程思想》对泛型的介绍。
泛型是在JDK1.5引入的新的语法,通俗讲,泛型:就是适用于许多许多类型。从代码上讲,就是对类型实现了参数化。
二、引出泛型
实现一个类,类中包含一个数组成员,使得数组中可以存放任何类型的数据,也可以根据成员方法返回数组中某个下标的值?
思路:
- 我们以前学过的数组,只能存放指定类型的元素,例如:int[] array = new int[10]; String[] strs = new String[10];
- 所有类的父类,默认为Object类。数组是否可以创建为Object?
问题:以上代码实现后 发现
虽然在这种情况下,当前数组任何数据都可以存放,但是,更多情况下,我们还是希望他只能够持有一种数据类型。而不是同时持有这么多类型。所以,泛型的主要目的:就是指定当前的容器,要持有什么类型的对象。让编译器去做检查。此时,就需要把类型,作为参数传递。需要什么类型,就传入什么类型。
上述代码进行改写如下:
我们发现创建数组时报错了!修改如下:
代码解释:
- 类名后的
<T>
代表占位符,表示当前类是一个泛型类。
了解: 【规范】类型形参一般使用一个大写字母表示,常用的名称有:
- E 表示 Element
- K 表示 Key
- V 表示 Value
- N 表示 Number
- T 表示 Type
- S, U, V 等等 – 第二、第三、第四个类型
-
不能new泛型类型的数组。
意味着:T[] ts = new T[5];//是不对的
课件当中的代码:T[] array = (T[])new Object[10];
是否就足够好?答案是未必的。
三、泛型类的使用
3.1 语法
泛型类<类型实参> 变量名; // 定义一个泛型类引用
new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); // 实例化一个泛型类对象
3.2 示例
MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();
注意:泛型只能接受类,所有的基本数据类型必须使用包装类!
3.3 类型推导(Type Inference)
当编译器可以根据上下文推导出类型实参时,可以省略类型实参的填写
MyArray<Integer> list = new MyArray<>();
// 可以推导出实例化需要的类型实参为 String
小结:
- 泛型是将数据类型参数化,进行传递
- 类名后的
<T>
代表占位符,表示当前类是一个泛型类 - 泛型目前为止的优点:数据类型参数化,编译时自动进行类型检查和转换
3.4 裸类型(Raw Type) (了解)
裸类型是一个泛型类但没有带着类型实参,例如 MyArrayList 就是一个裸类型:
(就没有使用到泛型)
MyArray list = new MyArray();
// 或者
MyArray<String> list = new MyArray();
注意: 我们不要自己去使用裸类型,裸类型是为了兼容老版本的 API 保留的机制
四、泛型如何编译的
4.1 擦除机制
那么,泛型到底是怎么编译的?
通过命令:javap -c 查看字节码文件,所有的T都是Object。
在编译的过程当中,将所有的T替换为Object这种机制,我们称为:擦除机制。
Java的泛型机制是在编译级别实现的。编译器生成的字节码在运行期间并不包含泛型的类型信息。
可以理解为:在编译的时候,会先拿着<>内的类型去检查数据与类型是否匹配,检查完之后,擦除机制会使所有的类型都转换为Object。
这样我们可以更好的理解:
4.2 为什么不能实例化泛型类型数组
代码1:
原因:替换后的方法为:将Object[]分配给Integer[]引用,程序报错。
数组和泛型之间的一个重要区别是它们如何强制执行类型检查。 具体来说,数组在运行时存储和检查类型信息。然而,泛型在编译时检查类型错误。
通俗讲就是:返回的Object数组里面,可能存放的是任何的数据类型,可能是String,可能是Person,运行的时候,直接转给Intefer类型的数组,编译器认为是不安全的。
正确的方式:通过反射创建,指定类型的数组
五、泛型的上界
在定义泛型类时,有时需要对传入的类型变量做一定的约束,可以通过类型边界来约束。
5.1 语法
5.2 示例
只接受 Number 的子类型或者 Number 本身作为 E 的类型实参。
了解: 没有指定类型边界 E,可以视为 E extends Object
5.3 复杂示例
5.4 总结
综上,若extends的是一个类:只接受其子类型或者本身作为类型实参;
若extends的是一个接口:必须是实现了这个接口的。
当存在泛型上界时,擦除机制会擦除成泛型上界类型。
六、泛型方法
6.1 定义语法
6.2 示例
6.3 使用示例-不使用类型推导
6.4 使用示例-可以类型推导
七、通配符
?
用于在泛型的使用,即为通配符
7.1 通配符解决什么问题
通配符是用来解决泛型无法协变的问题的,协变指的就是如果 Student
是 Person
的子类,那么 List<Student>
也应该是 List<Person>
的子类。但是泛型是不支持这样的父子类关系的。
泛型
T
是确定的类型,一旦你传了我就定下来了,而通配符则更为灵活或者说是不确定,更多的是用于扩充参数的范围。
示例:
以上程序会带来新的问题,如果现在泛型的类型设置的不是String,而是Integer:
我们需要的解决方案:可以接收所有的泛型类型,但是又不能够让用户随意修改。这种情况就需要使用通配符”?“来处理
范例:使用通配符:
一般情况下:只能取不能放。
因为此时使用通配符”?”描述的是它可以接收任意类型,但是由于不确定类型,所以无法修改
在”?”的基础上又产生了两个子通配符:
? extends 类:设置通配符上限
? super 类:设置通配符下限
7.2 通配符上限
语法:
示例:
此时无法在fun函数中对temp进行添加元素,因为temp接收的是Fruit和他的子类,此时存储的元素应该是哪个子类无法确定,可能会发生向下转型。所以添加会报错!但是可以获取元素。
此时可以用通配符上界Fruit接收(get):可能会发生向上转型。
new Fruit也不可行:站在编译器的角度,它并不知道我们new的是什么,且若发生向下转型不安全,所以都会报错。
设置通配符上限,不能进行写入数据,只能进行读取数据。
7.3 通配符下界
语法:
示例:
可以放(set)通配符下界的本身或者其子类。
get不能接收,因为无法确定,所以可能会发生向下转型;但是可以直接输出。
设置通配符下限,不能进行读取数据,只能写入数据。
八、 包装类
在Java中,由于基本类型不是继承自Object,为了在泛型代码中可以支持基本类型,Java给每个基本类型都对应了一个包装类型。
8.1 基本数据类型和对应的包装类
基本数据类型 | 包装类 |
---|---|
byte | Byte |
short | Short |
int | Integer |
long | Long |
float | Float |
double | Double |
char | Character |
boolean | Boolean |
除了 Integer 和 Character, 其余基本类型的包装类都是首字母大写。
8.2 装箱和拆箱
8.3 自动装箱和自动拆箱
可以看到在使用过程中,装箱和拆箱带来不少的代码量,所以为了减少开发者的负担,java 提供了自动机制。
8.4 包装类常用方法
- 将字符串转化为整数:
Integer.parseInt(s)
【面试题】
下列代码输出什么,为什么?
运行结果:
解析:注意valueOf源码:
在-128~127之间的话在数组里取,否则new一个新对象!!!
这样做的好处就是这些频繁使用到的小的数据不需要每次进行new了。
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