Java基础十--泛型

Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。

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。

假定我们有这样一个需求：写一个排序方法，能够对整型数组、字符串数组甚至其他任何类型的数组进行排序，该如何实现？

答案是可以使用 Java 泛型。

使用 Java 泛型的概念，我们可以写一个泛型方法来对一个对象数组排序。然后，调用该泛型方法来对整型数组、浮点数数组、字符串数组等进行排序。

泛型方法

你可以写一个泛型方法，该方法在调用时可以接收不同类型的参数。根据传递给泛型方法的参数类型，编译器适当地处理每一个方法调用。

下面是定义泛型方法的规则：

• 所有泛型方法声明都有一个类型参数声明部分（由尖括号分隔），该类型参数声明部分在方法返回类型之前（在下面例子中的）。
• 每一个类型参数声明部分包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。
• 类型参数能被用来声明返回值类型，并且能作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符。
• 泛型方法体的声明和其他方法一样。注意类型参数只能代表引用类型，不能是基本数据类型（像int,double,char的等）。

下面的例子演示了如何使用泛型方法打印不同字符串的元素：

public class Main{
    public static <T> void printArray(T[] arr){
        for (T i :
                arr) {
            System.out.print(i + "  ");
        }
        System.out.println();
    }
    public static void main(String[] args) {
        //定义不同类型的数组
        Integer[] i = {1,2,3,4,5,6};
        Double[] d = {2.1,3.2,4.7,5.8,6.7};
        Character[] c = {'a','b','c','d','e','f','g'};
        System.out.println("整形数组元素：");
        printArray(i);
        System.out.println("双精度型数组元素：");
        printArray(d);
        System.out.println("字符型数组元素：");
        printArray(c);
    }
}

运行结果：

整形数组元素：
1 2 3 4 5 6
双精度型数组元素：
2.1 3.2 4.7 5.8 6.7
字符型数组元素：
a b c d e f g

有界的类型参数

可能有时候，你会想限制那些被允许传递到一个类型参数的类型种类范围。例如，一个操作数字的方法可能只希望接受Number或者Number子类的实例。这就是有界类型参数的目的。

要声明一个有界的类型参数，首先列出类型参数的名称，后跟extends关键字，最后紧跟它的上界。

下面的例子演示了”extends”如何使用在一般意义上的意思”extends”（类）或者”implements”（接口）。

该例子中的泛型方法返回三个可比较对象的最大值。

public class Main{
    public static <T extends Comparable<T>> T maxNum(T x,T y,T z){
        T max = x;
        if (y.compareTo(x) > 0){
            max = y;
        }
        if (z.compareTo(max) > 0){
            max = z;
        }
        return max;
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("3、4、5中最大的数是：" + maxNum(3,4,5));
        System.out.println("3.1f、4.5f、5.1f中最大的数是：" + maxNum(3.1f,4.5f,5.1f));
        System.out.println("'A'、'a'、'C'中最大的数是：" + maxNum('A','a','C'));
    }
}

运行结果：

3、4、5中最大的数是：5
3.1f、4.5f、5.1f中最大的数是：5.1
‘A’、’a’、’C’中最大的数是：a

---

泛型类

泛型类的声明和非泛型类的声明类似，除了在类名后面添加了类型参数声明部分。

和泛型方法一样，泛型类的类型参数声明部分也包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。因为他们接受一个或多个参数，这些类被称为参数化的类或参数化的类型。

如下实例演示了我们如何定义一个泛型类：

public class Main<T>{
    private T t;
    public void add(T t){
        this.t = t;
    }
    public T getT(){
        return t;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Main<Integer> integerMain = new Main<Integer>();
        Main<String> stringMain = new Main<String>();
        integerMain.add(new Integer(10));
        stringMain.add(new String("泛型"));
        System.out.println("整型值为："+integerMain.getT());
        System.out.println("字符串为："+stringMain.getT());
    }
}

运行结果：

整型值为：10
字符串为：泛型

类型通配符

• 类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型参数。例如 List<?> 在逻辑上是List,List 等所有List<具体类型实参>的父类。

  import com.sun.org.apache.xerces.internal.xs.StringList;
  
  import java.util.ArrayList;
  import java.util.List;
  
  public class Main<T>{
      public static void main(String[] args) {
          List<String> name = new ArrayList<String>();
          List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
          List<Number> number = new ArrayList<Number>();
  
          name.add("张三");
          age.add(18);
          number.add(3.14);
  
          getData(name);
          getData(age);
          getData(number);
  
      }
      public static void getData(List<?> data){
          System.out.println("data：" + data.get(0));
      }
  }

  运行结果：

  data：张三
  data：18
  data：3.14

  因为 getData() 方法的参数是 List 类型的，所以 name，age，number 都可以作为这个方法的实参，这就是通配符的作用。

• 类型通配符上限通过形如List来定义，如此定义就是通配符泛型值接受Number及其下层子类类型。

  import com.sun.org.apache.xerces.internal.xs.StringList;
  
  import java.util.ArrayList;
  import java.util.List;
  
  public class Main<T>{
      public static void main(String[] args) {
          List<String> name = new ArrayList<String>();
          List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
          List<Number> number = new ArrayList<Number>();
  
          name.add("张三");
          age.add(18);
          number.add(3.14);
  
          //getUperNumber(name);//因为 name 定义的时候是 String 类型，所以会报错
          getUperNumber(age);
          getUperNumber(number);
  
      }
      public static void getData(List<?> data){
          System.out.println("data：" + data.get(0));
      }
  
      public static void getUperNumber(List<? extends Number> data){
          System.out.println("data：" + data.get(0));
      }
  
  }

  运行结果：

  data：18
  data：3.14

  在注释处会出现错误，因为 getUperNumber() 方法中的参数已经限定了参数泛型上限为 Number，所以泛型为 String 是不在这个范围之内，所以会报错。

• 类型通配符下限通过形如 List<? super Number>来定义，表示类型只能接受Number及其三层父类类型，如Objec类型的实例。

< ? extends T >和< ? super T >的区别

• < ? extends T > 表示该通配符所代表的类型是T类型的子类。

• < ? super T > 表示该通配符所代表的类型是T类型的父类。

注意

对于泛型，只是允许程序员在编译时检测到非法的类型而已。

但是在运行期时，其中的泛型标志会变化为 Object 类型。

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Main{
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(12);

        //list.add('a');//这么添加会报错
        Class< ? extends List> clazz = list.getClass();
        try {
            Method add = clazz.getDeclaredMethod("add", Object.class);//但是通过反射添加是可以的
            add.invoke(list,'a');
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list);
    }
}

运行结果：

[12, a]