深入理解java泛型Generic

1. 背景

泛型技术诞生之前（JDK5以前），创建集合的类型都是Object 类型的元素，存储内容没有限制，编译时正常，运行时容易出现ClassCastException 异常。

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		ArrayList list = new ArrayList();
		list.add("java");
		list.add(100);
		list.add(true);
		for(int i = 0;i <list.size();i++) {
			Object o = list.get(i);
			String str = (String)o;
			System.out.println(str);
		}
	}
}

输出：

java
Exception in thread “main” java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
at com.chengyu.junit.Test.main(Test.java:18)

2. 泛型概念

JDK5 中引入泛型，从而可以在编译时检测是否存在非法的类型数据结构。
其本质就是参数化类型，可以用于类、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

public static void main(String[] args) {
		ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();
		strList.add("java");
		strList.add("C#");

		for(int i = 0;i < strList.size();i++) {
			String str = strList.get(i);
			System.out.println(str);
		}
	}

3. 泛型类

3.1 定义与调用

定义类时设置泛型，该泛型可用于类中的属性或方法中，调用该泛型类时，指定具体类型；

// 调用泛型类
public class GenericTest {
	public static void main(String[] args) {
		Generic<String> strGen = new Generic<>("a");
		String key = strGen.getKey();
		System.out.println(key);
	}
}
// 定义泛型类
// @param <T> 使用类时指定
class Generic<T>{
	private T key;
	public Generic(T key) {
		this.key = key;
	}
	public T getKey() {
		return key;
	}
	public void setKey(T key) {
		this.key = key;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "GenericTest [key=" + key + "]";
	}
}

3.2 注意

1）调用泛型类时未定义类型，则会按照Object 类型处理；
2）调用时分别指定不同类型，但本质都是Object 类型；
3）泛型不支持基本数据类型；
4）泛型类的成员方法不可以用static 修饰（泛型方法可以）。

3.3 使用

需求：抽奖活动，但抽奖内容没有确定，可能都是现金，也可能都是物品

public class ProductGetterTest {
	public static void main(String[] args) {
		// 抽物品
		ProductGetter<String> strProductGetter = new ProductGetter<>();
		String[] str = {"手机","电视","洗衣机"};
		for(int i = 0; i < str.length; i ++ ) {
			strProductGetter.addProduct(str[i]);
		}
		String strProduct = strProductGetter.getProduct();
		System.out.println("恭喜您抽中了" + strProduct);

		System.out.println("=============================================");
		// 抽现金
		ProductGetter<Integer> intProductGetter = new ProductGetter<>();
		Integer[] integer = {1000,2000,3000};
		for(int i = 0; i < integer.length; i ++ ) {
			intProductGetter.addProduct(integer[i]);
		}
		int intProduct = intProductGetter.getProduct();
		System.out.println("恭喜您抽中了" + intProduct);
	}
}
// 抽奖器
class ProductGetter<T>{
	Random random = new Random();
	// 奖品池
	ArrayList<T> list = new ArrayList<>();
	// 添加奖品
	public void addProduct(T t) {
		list.add(t);
	}
	// 抽奖（获取奖品）
	public T getProduct() {
		 return list.get(random.nextInt(list.size()));
	}
}

3.4 泛型类的继承

3.4.1 子类也是泛型类

子类也是泛型类，则泛型要保持一致。

class ChildFirst<T> extends Parent{ ... }

1）指定子类泛型，不指定父类泛型，父类默认为Object 类型

class Parent<E>{
	private E value;
	public E getValue() {
		return value;
	}
	public void setValue(E value) {
		this.value = value;
	}
}
class ChildFirst<T> extends Parent{
	@Override
	public Object getValue() {
		return super.getValue();
	}
}

2）若父类保留原有泛型，与子类泛型不一致，则会编译出错

class ChildFirst<T> extends Parent<E>{
	@Override
	public E getValue() {
		return super.getValue();
	}

3）父类泛型与子类保持一致
具体泛型指定是由子类传递到父类当中，所以继承时父类要与子类泛型保持一致（当然都写成E也可以）。

class Parent<E>{
	private E value;
	public E getValue() {
		return value;
	}
	public void setValue(E value) {
		this.value = value;
	}
}
class ChildFirst<T> extends Parent<T>{
	@Override
	public T getValue() {
		return super.getValue();
	}
}

4）调用

public class GenericTest {
	public static void main(String[] args) {
		ChildFirst<String> childFirst = new ChildFirst<>();
		childFirst.setValue("chengyu");
		System.out.println(childFirst.getValue());
	}
}

5）补充：
子类可以进行泛型扩展，但子类必须有一个泛型与父类一致

public class GenericTest {
	public static void main(String[] args) {
		ChildFirst<String,Integer> childFirst = new ChildFirst<>();
		childFirst.setValue("chengyu");
		System.out.println(childFirst.getValue());
	}
}
class Parent<E>{
	private E value;
	public E getValue() {
		return value;
	}
	public void setValue(E value) {
		this.value = value;
	}
}
class ChildFirst<T,E> extends Parent<T>{
	@Override
	public T getValue() {
		return super.getValue();
	}
}

3.4.2 子类不是泛型类

子类不是泛型类，父类要明确泛型的数据类型

class ChildSecond extends Parent<String>{ ... }

1）子类不是泛型类，不指定父类泛型，父类默认为Object 类型

class Parent<E>{
	private E value;
	public E getValue() {
		return value;
	}
	public void setValue(E value) {
		this.value = value;
	}
}
class ChildSecond extends Parent{
	@Override
	public Object getValue() {
		return super.getValue();
	}
}

2）父类要明确泛型的数据类型

class ChildSecond extends Parent<String>{
	@Override
	public String getValue() {
		return super.getValue();
	}
}

3）调用

public class GenericTest {
	public static void main(String[] args) {
		ChildSecond childSecond = new ChildSecond();
		childSecond.setValue("chengyu2");
		System.out.println(childSecond.getValue());
	}
}

4. 泛型接口

4.1 定义

public interface Generator<T>{ ... }

4.2 使用（与继承特点相同）

4.2.1 实现类不是泛型类

实现类不是泛型类，接口要明确数据类型

class Apple implements Generator<String>{
	@Override
	public String getKey() {
		return "Generator interface";
	}
}

4.2.2 实现类也是泛型类

实现类也是泛型类，实现类和接口的泛型类型要一致

class Apple<T> implements Generator<T>{
	private T key;
	@Override
	public T getKey() {
		return key;
	}
}

5. 泛型方法

5.1 定义

5.1.1 泛型方法

修饰符 <T,E,..> 返回值类型 方法名(形参列表){
}

// 泛型方法
public <E,T> E getProduct(ArrayList<E> list) {
	return list.get(random.nextInt(list.size()));
}

5.1.2 静态泛型方法

修饰符 <T,E,..> 返回值类型 方法名(形参列表){
}

// 泛型方法
public <E,T> E getProduct(ArrayList<E> list) {
	return list.get(random.nextInt(list.size()));
}

5.1.3 可变参数的泛型方法

public <E> void print(E... e) {
	for(int i = 0; i < e.length;i++){
		System.out.println(e[i]);
	}
}
// 调用
print(1,2,3,4);

5.2 注意

1）包含泛型列表的方法才是泛型方法，泛型类中使用了泛型的方法并不是泛型方法；
2）泛型列表中声明了泛型类型，才可以在方法中使用泛型类型；
3）泛型方法中的泛型类型独立于泛型类的泛型，与类泛型类型无关；
4）泛型方法可以用static 修饰（泛型类的成员方法不可以）。

5.3 使用

5.3.1 定义泛型方法

// 抽奖器
// @param <t>
class ProductGetter<T>{
	Random random = new Random();
	// 奖品池
	ArrayList<T> list = new ArrayList<>();
	// 添加奖品
	public void addProduct(T t) {
		list.add(t);
	}
	// 抽奖（获取奖品）
	public T getProduct() {
		 return list.get(random.nextInt(list.size()));
	}
	// 泛型方法
	public <E> E getProduct(ArrayList<E> list) {
		return list.get(random.nextInt(list.size()));
	}
}

5.3.2 调用泛型方法

public class ProductGetterTest {
	public static void main(String[] args) {
		ProductGetter<Integer> intProductGetter = new ProductGetter<>();

		ArrayList<String> strList = new ArrayList<>();
		strList.add("手机");
		strList.add("电视");
		strList.add("洗衣机");

		String product = intProductGetter.getProduct(strList);
		System.out.println("恭喜您抽中了" + product);
	}
}

6. 类型通配符

6.1 类型通配符介绍

类型通配符一般用【?】代替具体的类型 实参；

6.2 为什么要用类型通配符

泛型类被调用时，需要指定泛型类型，当泛型类的方法被调用时，不能灵活对应多种泛型类型的需求，如下面代码【4.】部分所示：

public class BoxTest {
	public static void main(String[] args) {
		// 3.调用showBox
		Box<Number> box1 = new Box<>();
		box1.setFirst(100);
		showBox(box1);
		// 4.再次调用showBox
		// 出现问题：类型发生变化后会报错
		Box<Integer> box2 = new Box<>();
		box2.setFirst(200);
		showBox(box2);
	}
	// 2. 调用泛型类，此时需要指定泛型类型
	public static void showBox(Box<Number> box) {
		Number first = box.getFirst();
		System.out.println(first);
	}
}
// 1.定义泛型类
class Box<E>{
	private E first;
	public E getFirst() {
		return first;
	}
	public void setFirst(E first) {
		this.first = first;
	}
}

解决上述问题，类型通配符【?】登场

public class BoxTest {
	public static void main(String[] args) {
		// 3.调用showBox
		Box<Number> box1 = new Box<>();
		box1.setFirst(100);
		showBox(box1);
		// 4.再次调用showBox
		// 问题得以解决
		Box<Integer> box2 = new Box<>();
		box2.setFirst(200);
		showBox(box2);
	}
	// 2. 调用泛型类，此时需要指定泛型类型
	// 【?】类型通配符等成
	public static void showBox(Box<?> box) {
		Object first = box.getFirst();
		System.out.println(first);
	}
}
// 1.定义泛型类
class Box<E>{
	private E first;
	public E getFirst() {
		return first;
	}
	public void setFirst(E first) {
		this.first = first;
	}
}

6.3 泛型通配符上限 extends

【6.2】代码例中，虽然使用了通配符，但 box.getFirst()返回类型仍然需要定义成Object 类型，并不理想。

public static void showBox(Box<?> box) {
	Object first = box.getFirst();
	System.out.println(first);
}

通配符上限登场：
调用showBox 方法时，传递的泛型类型可以是Number 及其子类（Integer）

public static void showBox(Box<? extends Number> box) {
	Number first = box.getFirst();
	System.out.println(first);
}

注意：

public static void showBox(Box<? extends Number> box) {
	Number first = box.getFirst();
	// 此处编译报错：类型不一致
	// 虽然定义上限，showBox 被调用时没问题，但在方法内同时定义多种类型，编译器无法识别
	Integer second = box.getFirst();
	System.out.println(first);
}

6.4 泛型通配符下限 super

public static void showBox(Box<? super Integer> box) {
	Number first = box.getFirst();
	System.out.println(first);
}

注意：
遍历时要用Object 类型进行遍历；

7. 类型擦除

泛型信息只存在于代码编译阶段，进入JVM之前，与泛型相关的信息会被擦除，这个行为称为类型擦除。

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