Java泛型定义与用法实例详解

本文实例讲述了Java泛型定义与用法。分享给大家供大家参考，具体如下：

1. 泛型的由来

先看如下代码：

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
public class TestGeneric {
    @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add("1");
        list.add(new Object());
        System.out.println(list);
        // 取值
        Integer var1 = (Integer) list.get(0);
        String var2 = (String) list.get(1);
        Object var3 = list.get(2);
        System.out.println(var1 + " " + var2 + " " + var3);
    }
}

运行结果：

[1, 1, java.lang.Object@1db9742]
1 1 java.lang.Object@1db9742

这段代码很简单，将整形、字符串、对象放进list集合中，然后逐一取出。可以看出，由于List接口在定义时并不知道元素的类型，因此默认为Object,即任意类型元素进入list集合后都会自动装箱。而取值的过程更为复杂，所有取得的值都是装箱后的Object对象，必须得知道每一个元素的初始类型才能拆箱。一般使用集合的时候，集合的元素往往都是具有共同特征的，比如同属于一类的----那么，如果一开始限定了list集合元素的类型，那么就可避免上述不规范操作。代码如下，

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
public class TestGeneric {
    @SuppressWarnings("unused")
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        // list.add(1);//报错
        // list.add(new Object());//报错
        list.add("1");
        // 取值
        String var1 = list.get(0);// 无需转换
    }
}

如此一来，便有了泛型集合的说法。实际上，查阅List接口的Api会发现，List接口正是泛型接口，它可以接受一个类型参数E，若不传递参数，则默认是Object类型。

2. 泛型类型的继承关系

有如下功能的代码，实现打印任意集合的元素：

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class TestGeneric{
    //打印任意集合元素
    public void print(Collection<Object> c){
     System.out.println(c);
    }
    public static void main(String[] args){
     List<String> list=new ArrayList<String>();
     new TestGeneric().print(list);
 }
}

输出：

TestGeneric.java:11: 无法将 TestGeneric 中的 print(java.util.Collection<java.lang.Object>) 应用于 (java.util.List<java.lang.String>)
   new TestGeneric().print(list);
                    ^
1 错误

很明显，意思就是传递的参数类型不匹配。难道String不是继承自Object的吗？没错，String是继承自Object的，但是List<String>与List<Object>是截然不同的两个类型，两者之间没有任何继承关系。那如果真的要实现上面的功能，该如何呢？

2.1 类型通配符

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class TestGeneric {
    // 打印任意集合元素
    public void print(Collection<?> c) {
        System.out.println(c);
    }
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        new TestGeneric().print(list);
    }
}

程序正常执行，这里的？表示一个未知类型，这个未知类型与Object不同，List<?>代表了所有的List<类型>的父类。

2.2 泛型方法

不只有通配符可以解决泛型继承的问题，若将上面的方法定义为泛型方法也具有同样的效果：

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class TestGeneric {
    // 打印任意集合元素
    public <T> void print(Collection<T> c) {
        System.out.println(c);
    }
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        new TestGeneric().print(list);
    }
}

泛型方法的定义形式如下，

修饰符 <T,E> 返回值 方法名(形参)

其中<T,E>在修饰符的后面做为类型定义，为方法指明形参中需要用到的T，E类型是来自哪里。既然泛型方法和类型通配符都可以实现泛型中的继承，那么有什么区别？

2.3 泛型方法和通配符的区别

看如下代码：

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class TestGeneric {
    // 打印任意集合元素
    public <E, T extends E> void print(Collection<T> c1, Collection<E> c2) {
        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);
    }
    public static void main(String[] args) {
        List<Father> list1 = new ArrayList<Father>();
        List<Father> list2 = new ArrayList<Father>();
        new TestGeneric().print(list1, list2);// 传2个father类型
        List<Child> list3 = new ArrayList<Child>();
        List<Father> list4 = new ArrayList<Father>();
        new TestGeneric().print(list3, list4);// T为child，E为father
        List<Father> list5 = new ArrayList<Father>();
        List<Child> list6 = new ArrayList<Child>();
        new TestGeneric().print(list5, list6);// T为father,E为child,报错
    }
}
class Father {
}
class Child extends Father {
}
class Other {
}

上述泛型方法在定义T,E时已经指明了关系：T是E的子类，所以在传递参数的时候，T要么是E的子类，要么就是E本身，所以在传递关系不小心变为E exends T时，在第三次调用方法时报错了。而如果把上述代码换成？通配符的话，则不具有如此强的限定关系。

总之，泛型方法和？通配符都可以实现未知类型的继承，但是泛型方法主要强调多个未知类型之间的依赖关系。如果只是单纯用作成为一个通用类型的父类这一功能的话，两者都可以实现，反而？通配符较为简洁明了。

2.4 泛型参数上、下限的注意

看如下代码：

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class TestGeneric {
    // 复制集合并返回原始集合的最后一个元素
    public <T> T copy(Collection<T> des, Collection<? extends T> src) {
        T lastElement = null;
        for (T t : src) {
            lastElement = t;
            des.add(t);
        }
        return lastElement;
    }
    public static void main(String[] args) {
        List<Number> des = new ArrayList<Number>();
        List<Integer> src = new ArrayList<Integer>();
        src.add(new Integer(1));
        Integer lastElement = new TestGeneric().copy(des, src);//
        System.out.println(lastElement.getClass());
    }
}

输出：

TestGeneric.java:18: 不兼容的类型
找到： java.lang.Number
需要： java.lang.Integer
Integer lastElement= new TestGeneric().copy(des,src);//
                                              ^
1 错误

当调用完copy方法后，系统比对发现T类型为Number,?类型为Integer。所以函数返回的T类型是Number了，所以根本不兼容Integer。要修改上面的代码，有俩个办法，

方法1：

改为

Number lastElement=new TestGeneric().copy(des,src);

分析代码可以得出，？为T的子类，在方法中T=lastElement这句表现为多态，虽然返回的是T类型，但是多态的表现为？类型，即Interger类型，调用lastElement.getClass()也可发现返回的是java.lang.Integer类型，说明此处编译类型为T类型，实际运行类型为？类型。这就好比如下多态转换，

Father f=new Child();
Child c=f;//此处一定报错，类型不兼容

虽然f的多态表现为子类Child,但是上面一句连语法检测都过不了。这也就是为什么上面Integer不能兼容Number的原因了。

方法2：

改为

public <T> T copy(Collection<? super T> des,Collection<T> src)

这样一来，？类型变为了父类，T类型变为了子类，于是在方法中返回的T类型对象，即lastElement就不具有多态性了。泛型中的上下限是很有学问的，每次看源码时都会琢磨很久，但还是会在浩瀚的接口+泛型的设计中昏迷，这种设计真的完全是为了突出面向对象的特性，以后慢慢琢磨吧。

从这也再次可以看出？通配符在处理具有依赖关系的泛型方法中，显得过于灵活而会导致一些潜在的隐患。

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希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。