查看: 90|回复: 0

Java泛型详解,通俗易懂只需5分钟

发表于 2018-6-13 13:18:03
我们知道,使用变量之前要定义,定义一个变量时必须要指明它的数据类型,什么样的数据类型赋给什么样的值。

假如我们现在要定义一个类来表示坐标,要求坐标的数据类型可以是整数、小数和字符串,例如:
· x = 10、y = 10
· x = 12.88、y = 129.65
· x = "东京180度"、y = "北纬210度"

针对不同的数据类型,除了借助方法重载,还可以借助自动装箱和向上转型。我们知道,基本数据类型可以自动装箱,被转换成对应的包装类;Object 是所有类的祖先类,任何一个类的实例都可以向上转型为 Object 类型,例如:
· int --> Integer --> Object
· double -->Double --> Object
· String --> Object

这样,只需要定义一个方法,就可以接收所有类型的数据。请看下面的代码:
1. public class Demo {
2.     public static void main(String[] args){
3.         Point p = new Point();
4.
5.         p.setX(10);  // int -> Integer -> Object
6.         p.setY(20);
7.         int x = (Integer)p.getX();  // 必须向下转型
8.         int y = (Integer)p.getY();
9.         System.out.println("This point is" + x + ", " + y);
10.        
11.         p.setX(25.4);  // double -> Integer -> Object
12.         p.setY("东京180");
13.         double m = (Double)p.getX();  // 必须向下转型
14.         double n = (Double)p.getY();  // 运行期间抛出异常
15.         System.out.println("This point is" + m + ", " + n);
16.     }
17. }
18.
19. class Point{
20.     Object x = 0;
21.     Object y = 0;
22.
23.     public Object getX() {
24.         return x;
25.     }
26.     public void setX(Object x) {
27.         this.x = x;
28.     }
29.     public Object getY() {
30.         return y;
31.     }
32.     public void setY(Object y) {
33.         this.y = y;
34.     }
35. }
上面的代码中,生成坐标时不会有任何问题,但是取出坐标时,要向下转型,在 Java多态对象的类型转换 一文中我们讲到,向下转型存在着风险,而且编译期间不容易发现,只有在运行期间才会抛出异常,所以要尽量避免使用向下转型。运行上面的代码,第12行会抛出 java.lang.ClassCastException 异常。

那么,有没有更好的办法,既可以不使用重载(有重复代码),又能把风险降到最低呢?

有,可以使用泛型类(Java Class),它可以接受任意类型的数据。所谓“泛型”,就是“宽泛的数据类型”,任意的数据类型。

更改上面的代码,使用泛型类:
1. public class Demo {
2.     public static void main(String[] args){
3.         // 实例化泛型类
4.         Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
5.         p1.setX(10);
6.         p1.setY(20);
7.         int x = p1.getX();
8.         int y = p1.getY();
9.         System.out.println("This point is" + x + ", " + y);
10.        
11.         Point<Double, String> p2 = new Point<Double, String>();
12.         p2.setX(25.4);
13.         p2.setY("东京180");
14.         double m = p2.getX();
15.         String n = p2.getY();
16.         System.out.println("This point is" + m + ", " + n);
17.     }
18. }
19.
20. // 定义泛型类
21. class Point<T1, T2>{
22.     T1 x;
23.     T2 y;
24.     public T1 getX() {
25.         return x;
26.     }
27.     public void setX(T1 x) {
28.         this.x = x;
29.     }
30.     public T2 getY() {
31.         return y;
32.     }
33.     public void setY(T2 y) {
34.         this.y = y;
35.     }
36. }
运行结果:
This point is:10, 20
This point is:25.4, 东京180度

与普通类的定义相比,上面的代码在类名后面多出了 <T1, T2>,T1, T2 是自定义的标识符,也是参数,用来传递数据的类型,而不是数据的值,我们称之为类型参数。在泛型中,不但数据的值可以通过参数传递,数据的类型也可以通过参数传递。T1, T2 只是数据类型的占位符,运行时会被替换为真正的数据类型。

传值参数(我们通常所说的参数)由小括号包围,如 (int x, double y),类型参数(泛型参数)由尖括号包围,多个参数由逗号分隔,如 <T> 或 <T, E>。

类型参数需要在类名后面给出。一旦给出了类型参数,就可以在类中使用了。类型参数必须是一个合法的标识符,习惯上使用单个大写字母,通常情况下,K 表示键,V 表示值,E 表示异常或错误,T 表示一般意义上的数据类型。

泛型类在实例化时必须指出具体的类型,也就是向类型参数传值,格式为:
    className variable<dataType1, dataType2> = new className<dataType1, dataType2>();
也可以省略等号右边的数据类型,但是会产生警告,即:
    className variable<dataType1, dataType2> = new className();

因为在使用泛型类时指明了数据类型,赋给其他类型的值会抛出异常,既不需要向下转型,也没有潜在的风险,比本文一开始介绍的自动装箱和向上转型要更加实用。

注意:
· 泛型是 Java 1.5 的新增特性,它以C++模板为参照,本质是参数化类型(Parameterized Type)的应用。
· 类型参数只能用来表示引用类型,不能用来表示基本类型,如  int、double、char 等。但是传递基本类型不会报错,因为它们会自动装箱成对应的包装类。
泛型方法
除了定义泛型类,还可以定义泛型方法,例如,定义一个打印坐标的泛型方法:
1. public class Demo {
2.     public static void main(String[] args){
3.         // 实例化泛型类
4.         Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
5.         p1.setX(10);
6.         p1.setY(20);
7.         p1.printPoint(p1.getX(), p1.getY());
8.        
9.         Point<Double, String> p2 = new Point<Double, String>();
10.         p2.setX(25.4);
11.         p2.setY("东京180");
12.         p2.printPoint(p2.getX(), p2.getY());
13.     }
14. }
15.
16. // 定义泛型类
17. class Point<T1, T2>{
18.     T1 x;
19.     T2 y;
20.     public T1 getX() {
21.         return x;
22.     }
23.     public void setX(T1 x) {
24.         this.x = x;
25.     }
26.     public T2 getY() {
27.         return y;
28.     }
29.     public void setY(T2 y) {
30.         this.y = y;
31.     }
32.   
33.     // 定义泛型方法
34.     public <T1, T2> void printPoint(T1 x, T2 y){
35.         T1 m = x;
36.         T2 n = y;
37.         System.out.println("This point is" + m + ", " + n);
38.     }
39. }
运行结果:
This point is:10, 20
This point is:25.4, 东京180度

上面的代码中定义了一个泛型方法 printPoint(),既有普通参数,也有类型参数,类型参数需要放在修饰符后面、返回值类型前面。一旦定义了类型参数,就可以在参数列表、方法体和返回值类型中使用了。

与使用泛型类不同,使用泛型方法时不必指明参数类型,编译器会根据传递的参数自动查找出具体的类型。泛型方法除了定义不同,调用就像普通方法一样。

注意:泛型方法与泛型类没有必然的联系,泛型方法有自己的类型参数,在普通类中也可以定义泛型方法。泛型方法 printPoint() 中的类型参数 T1, T2 与泛型类 Point 中的 T1, T2 没有必然的联系,也可以使用其他的标识符代替:
1. public static <V1, V2> void printPoint(V1 x, V2 y){
2.     V1 m = x;
3.     V2 n = y;
4.     System.out.println("This point is" + m + ", " + n);
5. }
泛型接口
Java中也可以定义泛型接口,这里不再赘述,仅仅给出示例代码:
1. public class Demo {
2.     public static void main(String arsg[]) {
3.         Info<String> obj = new InfoImp<String>("www.weixueyuan.net");
4.         System.out.println("Length Of String: " + obj.getVar().length());
5.     }
6. }
7.
8. //定义泛型接口
9. interface Info<T> {
10.     public T getVar();
11. }
12.
13. //实现接口
14. class InfoImp<T> implements Info<T> {
15.     private T var;
16.
17.     // 定义泛型构造方法
18.     public InfoImp(T var) {
19.         this.setVar(var);
20.     }
21.
22.     public void setVar(T var) {
23.         this.var = var;
24.     }
25.
26.     public T getVar() {
27.         return this.var;
28.     }
29. }
运行结果:
Length Of String: 18
类型擦除
如果在使用泛型时没有指明数据类型,那么就会擦除泛型类型,请看下面的代码:
1. public class Demo {
2.     public static void main(String[] args){
3.         Point p = new Point();  // 类型擦除
4.         p.setX(10);
5.         p.setY(20.8);
6.         int x = (Integer)p.getX();  // 向下转型
7.         double y = (Double)p.getY();
8.         System.out.println("This point is" + x + ", " + y);
9.     }
10. }
11.
12. class Point<T1, T2>{
13.     T1 x;
14.     T2 y;
15.     public T1 getX() {
16.         return x;
17.     }
18.     public void setX(T1 x) {
19.         this.x = x;
20.     }
21.     public T2 getY() {
22.         return y;
23.     }
24.     public void setY(T2 y) {
25.         this.y = y;
26.     }
27. }
运行结果:
This point is:10, 20.8

因为在使用泛型时没有指明数据类型,为了不出现错误,编译器会将所有数据向上转型为 Object,所以在取出坐标使用时要向下转型,这与本文一开始不使用泛型没什么两样。
限制泛型的可用类型
在上面的代码中,类型参数可以接受任意的数据类型,只要它是被定义过的。但是,很多时候我们只需要一部分数据类型就够了,用户传递其他数据类型可能会引起错误。例如,编写一个泛型函数用于返回不同类型数组(Integer 数组、Double 数组、Character 数组等)中的最大值:
1. public <T> T getMax(T array[]){
2.     T max = null;
3.     for(T element : array){
4.         max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
5.     }
6.     return max;
7. }
上面的代码会报错,doubleValue() 是 Number 类的方法,不是所有的类都有该方法,所以我们要限制类型参数 T,让它只能接受 Number 及其子类(Integer、Double、Character 等)。

通过 extends 关键字可以限制泛型的类型,改进上面的代码:
1. public <T extends Number> T getMax(T array[]){
2.     T max = null;
3.     for(T element : array){
4.         max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
5.     }
6.     return max;
7. }
<T extends Number> 表示 T 只接受 Number 及其子类,传入其他类型的数据会报错。这里的限定使用关键字 extends,后面可以是类也可以是接口。但这里的 extends 已经不是继承的含义了,应该理解为 T 是继承自 Number 类的类型,或者 T 是实现了 XX 接口的类型。

注意:一般的应用开发中泛型使用较少,多用在框架或者库的设计中,这里不再深入讲解,主要让大家对泛型有所认识,为后面的教程做铺垫。
java学习交流群:587131012
参考资料:http://www.makeru.com.cn/



回复

使用道具 举报