运维开发网

深入理解java中的泛型机制

运维开发网 https://www.qedev.com 2021-01-16 08:32 出处:51CTO 作者:mb5ffd6fed5661e
想要学好java,泛型机制是一个必须要掌握的知识点,无奈很多书上写的不是很啰嗦,就是概念太多难以理解,因此参考了很多篇文章,对其进行整理了一下,希望对你有所帮助。一、认识泛型1、为什么要引入泛型?泛型其实是在jdk1.5中才添加的。在jdk1.5之前我们要创建一个容器对象,是这样往里面添加内容的。List list = new ArrayList();list.add("我是字符串");//可以添

想要学好java,泛型机制是一个必须要掌握的知识点,无奈很多书上写的不是很啰嗦,就是概念太多难以理解,因此参考了很多篇文章,对其进行整理了一下,希望对你有所帮助。

一、认识泛型

1、为什么要引入泛型?

泛型其实是在jdk1.5中才添加的。在jdk1.5之前我们要创建一个容器对象,是这样往里面添加内容的。

List list = new ArrayList();

list.add("我是字符串");//可以添加字符串

list.add(10.67);//可以添加float

list.add(false);//可以添加boolean

也就是说我们创建了一个容器之后,我们可以往里面添加任何东西,这时候就麻烦了,如果我们只想保存字符串,但是一不小心存了一个int类型的值,在输出的时候肯定会报错误的。那怎么办呢?于是乎,在jdk1.5添加了泛型机制,去规范我们输入的值。

List<String> list = new ArrayList<String>();

这时候我们的list就只能保存String类型的值了,如果我们保存了int类型的值,那么就会在编译期报错(一般情况下在ide写代码的时候,就会自动编译)。

2、泛型概念

有了上面这个例子,我们再来理解一下泛型的概念:

泛型实现了了参数化类型的概念,使得代码可以应用于多种类型。

那什么是参数化类型呢?也就是说把我们要操作的数据类型保存为一个参数。比如下面这样的

List<E>, Queue<E>

我们把要操作的数据类型变成了一个“E”。这个E就是一个类型参数,我们可以指定E是具体String类型,也可以指定一个通配符,表示可以操作一类数据类型。

3、使用泛型的优点

在java中,官方强烈推荐我们使用泛型。就是因为他有很多优点。

(1)类型安全:我们在使用泛型之后,可以指定输入的类型,比如只能输入String类型的值,输入其他的就会报错,这在代码编写时,为我们提供了极大的方便。

(2)消除强制类型转换:也就是说我们不需要进行类型转化,直接存储、直接输出。

(3)只在编译器有效:也就是说在运行时泛型是无效的。这避免了jvm花费时间在运行时做额外的操作。

对于第三点,我们这里去验证一下(这里使用到了最基本的反射方法):

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //第一个list1我们只创建了一个容器:可以输入任何类型

        ArrayList list1=new ArrayList();

        //第二个list2我们创建了一个泛型:只能输入String类型

        ArrayList<String> list2=new ArrayList<String>();

        //使用反射机制,获取Class

        Class c1=list1.getClass();

        Class c2=list2.getClass();

        //疑问:在运行时,他们俩相等嘛?

        System.out.print(c1==c2);

    }

}

在第三点其实已经给出答案了,输出肯定是true。因为泛型只在编译器有效,在运行时期无效,也就变成了一样的。就好比,在编译时期一个是羊,一个是披着狼皮的羊,在外表看着不一样。在运行时期,把狼皮脱掉了。就全暴露了,就都是羊了。

目前为止,我们已经把泛型的产生的原因(这只是原因之一),泛型的概念以及泛型的优点说出来了,下面我们就来看看,泛型机制在java中是如何使用的。

二、泛型的使用

泛型的使用主要是在三个方面,泛型类、泛型接口、泛型方法。我们一个一个去看。

1、泛型类

泛型类的使用也是非常简单的,和普通类的区别就是类名后有类型参数列表,既然是类型参数列表,也就是说可以有多个类型参数,比如。我们直接创建一个泛型类看看吧。

//这里的E和T,可以有任意多个,名字使我们自己定的

public class Generic<E,T>{ 

    //这里的E和T由外部指定  

    private T key;

    private E e;

    public Generic(E e,T key) { 

        this.e=e;

        this.key = key;

    }

    //我们使用E和T就像使用String这些一样

    public T getKey(){ 

        return key;

    }

    public E getE(){ 

        return e;

    }

}

我们会发现,其实泛型类和普通类的区别也就是有了一个参数类型列表:Generic。这里的我们还可以添加任意多个。他就像String,Integer等等类型一样。名字是我们取的。使用的时候,也是和String、Integer这些一样。

下面我们就使用一下这个泛型类

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        Generic<Integer,String> generic=new Generic<Integer,String>(123, "test");

        System.out.println(generic.getE());

        System.out.println(generic.getKey());

    }

}

//输出:

//test

//123

在使用这个泛型类的时候,有几个地方需要我们去注意:

(1)实例化泛型类时,必须指定E和T的具体类型,比如这里指定的是Integer和String

(2)指定的具体类型必须是类,不能是int,float等这些基础类型

(3)不能对泛型类使用instanceof。为什么呢?这是因为泛型类只在编译期有效,在运行时期不区分是什么类型,也就是在上面说的,穿着狼皮的羊脱掉狼皮之后,两只羊就都一样了。比如下面的代码是不合法的。

User<Integer> integerUser = new User<Integer>();

if(integerUser instanceof User<Integer>){ }

//会出现以下错误提示

//Cannot perform instanceof check against parameterized type Box<Integer>. 

//Use the form Box<?> instead since further 

//generic type information will be erased at runtime

2、泛型接口

泛型接口其实和泛型类一样,和普通接口的区别也是后面添加了类型参数列表。我们先创建一个泛型接口来看看。

public interface GenericInterface<T> {

    //定义一个普通方法:参数是E和T

    //注意:这可不是泛型方法

    public void test(T t) ;

}

注意:在泛型接口里面我们只是定义了一个普通的方法,可不是泛型方法,然后我们就可以使用一般的接口那样使用泛型接口了。

//GenericInterface<String>需要指定具体的类型String

public class GenericTest  implements GenericInterface<String>{

    //泛型接口中

    @Override

    public void test(String name) {

        System.out.println("具体类型是:String:"+name);

    }

    public static void main(String[] args) {

        GenericTest genericTest = new GenericTest();

        genericTest.test("泛型接口");

    }

}

在使用泛型接口时候和使用泛型类一样同样有几个点需要我们知道:

(1)继承泛型接口的时候就需要指定具体是什么类型

(2)泛型中的方法也需要对相应的泛型参数赋予具体的类型。

3、泛型方法

泛型方法是什么意思呢?也就是我们输入参数的时候,输入的是泛型参数,而不是具体的参数。我们在调用这个泛型方法的时候,需要对泛型参数实例化。我们还是直接看例子:

//定义了一个泛型方法

public <T> T genericMethod(T t){

       return t;

}

这里最重要的就是public后面的,只有有了这个东西才称得上泛型方法。当然这里的也是一个泛型化列表。可以是。我们给出几个普通方法,对比一下区别所在:

//1、public后面没有<T>

public T getName(T t){ 

    return t;

}

//2、就是和普通方法一样

public String getName(String  b) {

    return b;

}

//3、错误的泛型方法

public <T> T getName(Generic<E> e){

     //错误原因是因为E未声明,我们不知道

}  

现在我们知道区别了吧,也就是说泛型方法的标志就是,权限修饰符后面的。我们看一下如何去使用。

public class GenericTest {    

    public static void main(String[] args) {

        Generic genericTest = new Generic();

        String a=genericTest.genericMethod("这里可以是任意类型");

        int b=genericTest.genericMethod(123);

        double c=genericTest.genericMethod(12.34);

    }

}

我们可以像普通方法那样去使用即可。

注意:在静态方法中使用泛型参数的时候,需要我们把静态方法定义为泛型方法

//比如说:我们想在静态方法getName中使用泛型参数T

public static void getName(T t){

    //这种是错误的,我们需要把静态方法转变成泛型方法。

}

public static <T> void getName(T t){

    //这样就可以了

}

4、泛型通配符

其实泛型通配符严格的划分是属于泛型类一部分的,为什么要用到泛型通配符呢?因为有时候我们希望传入的类型在一个指定的范围内。举个例子,之前我们传入的类型必须指定为Integer类型的,但是后来业务变了,Integer的父类Number类也可以传入。这时候就需要用到泛型通配符了。

泛型中有三种通配符形式:

(1) 无限制通配符:表示我们可以传入任意类型的参数

(2) 表示类型的上界是E,只能是E或者是E的子孙类。

(3) 声明了类型的下界E,只能是E或者是E的父类。

我们使用代码举个例子相信你就会明白了。

//在这里我们传入Number或者是Number的子类都可以

private <T extends Number> T getName(T t){

    return t;

}

//在这里我们传入E或者是E的父类都可以

private <E> E add(List<? super E> e){

    return e;

}

5、类型擦除

我们在文章一开始就曾经说过,泛型只在编译期有效,在运行期虚拟机是分辨不出来的,而且我们还用反射机制来验证了一下,发现在运行期两个ArrayList确实是一样的。那么问题来了,从编译期能够识别泛型,再到运行期不能识别泛型肯定需要一个过程,在这个过程中编译器肯定要对泛型进行一个处理,才能到运行期。这个处理就是类型擦除。

也就是说,在编译时期java编译器就完成了类型擦除。我们可以先看下面一种情况:

深入理解java中的泛型机制

上面我们定义了这两个代码会出现这样的问题,这是因为java编译器在编译时期就进行了类型擦除,擦出了之后发现两个方法的方法名、参数列表一样。于是出现了两个一样的方法,报了这个错误。

上面出现的这种情况对我们来说真的是太麻烦了,如何解决这个问题呢?java又为我们提供了一个机制:边界,来解决这个问题。什么意思呢?之前我们的类型擦除,都是直接擦除到Object,现在有了边界之后,我们只擦出到一定的界限就不擦出了。我们再来看下面的使用了边界之后的好处:

public class GenericTest {

    interface A {

        void testA();

    }

    interface B{

        void testB();

    }

    public static class Test<T extends A & B>{

        private T val;

        public Test(T val){

            val = val;

        }

        public void test(){

            val.testA();

            val.testB();

        }

    }

}

现在应该能看明白了,我们限定了类型擦除的边界之后,就不会出现这种错误了。编译器会把类型参数替换为第一个边界。如果你还不明白,就动手操作一遍。

三、泛型总结

如果我们之前了解过java中的语法糖的知识话,我们应该知道其是泛型就是一个语法糖,语法糖就是一个方便程序员的功能,对语言没有任何影响。真正想要掌握泛型机制的话,还需要自己动手对每一块内容自己写一遍。OK,泛型就先到这里。

扫码领视频副本.gif

0

精彩评论

暂无评论...
验证码 换一张
取 消

关注公众号