java基础-泛型-天翼云

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。比如我们要写一个排序方法，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，我们就可以使用 Java 泛型。

一、定义

1.1、泛型对象

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。

public class Holder3<T> {
    private T a;

    public Holder3(T a) {
        this.a = a;
    }

    public void set(T a) {
        this.a = a;
    }

    public T get() {
        return a;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Holder3<Automobile> h3 = new Holder3<Automobile>(new Automobile());
        Automobile a = h3.get(); // No cast needed
        h3.set(new Automobile()); 
        System.out.println(h3);
        // h3.set(1); // Error
    }
} ///:~这里的T是随便写的，，也可以用其它的字母来代替，在运行的时候再指定具体的类型。这样在Holder类中就只能存入你指定的类型了。

////可变参数与泛型方法
class GenericVarargs {
    public static <T> List<T> makeList(T... args) {
        List<T> result = new ArrayList<T>();
        for (T item : args)
            result.add(item);
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<String> ls = makeList("A");
        System.out.println(ls);
        ls = makeList("A", "B", "C");
        System.out.println(ls);
        ls = makeList("ABCDEFFHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ".split(""));
        System.out.println(ls);
    }
}

1.2、泛型方法

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。

    public static <E> void printArray(E[] inputArray) {
        for (E element : inputArray) {
            System.out.printf("%s ", element);
        }
    }

/*通用的容器生成器，这个工具类如果做为参数传给另一个方法最好特殊处理*/
class New {
    public static <K,V> Map<K,V> map() {
        return new HashMap<K,V>();
    }
    public static <T> List<T> list() {
        return new ArrayList<T>();
    }
    public static <T> LinkedList<T> lList() {
        return new LinkedList<T>();
    }
    public static <T> Set<T> set() {
        return new HashSet<T>();
    }
    public static <T> Queue<T> queue() {
        return new LinkedList<T>();
    }

    public static void fun(Map map){
        System.out.println(map);
    }
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, List<String>> sls = New.map();
        List<String> ls = New.list();
        LinkedList<String> lls = New.lList();
        Set<String> ss = New.set();
        Queue<String> qs = New.queue();

        fun(New.map());
    }
}

1.3、泛型接口

泛型可以用于接口，例如替代工厂模式的生成器。工厂模式一般需要参数，而用生成器生成新的对象时，它不需要任何参数。下面是一个生成器的例子。

 
public interface Generator<T> {
    T next();
}

public class Fibonacci implements Generator<Integer> {
    private int count = 0;

    // 这里的参数是Integer类型的，但使用时可以使用int类型，JAVA的泛型无法把基本类型做为参数，不过它有自动打包拆包的功能。
    public Integer next() {
        return fib(count++);
    }

    private int fib(int n) {
        if (n < 2) return 1;
        return fib(n - 2) + fib(n - 1);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Fibonacci gen = new Fibonacci();
        for (int i = 0; i < 18; i++)
            System.out.print(gen.next() + " ");
    }
}

另一个生成器例子

abstract class GenericWithCreate<T> {
    final T element;
    GenericWithCreate() { element = create(); }
    abstract T create();
}

class X {}

class Creator extends GenericWithCreate<X> {
    X create() { return new X(); }
    void f() {
        System.out.println(element.getClass().getSimpleName());
    }
}

public class CreatorGeneric {
    public static void main(String[] args) {
        Creator c = new Creator();
        c.f();
    }
}

1.4、元组

利用泛型也可以实现元组的概念，元组一般用于一次返回多个类型的参数，之前我们可以用个容器来包装，在取出时在进行类型的判断，这样很麻烦，元组正好解决了这样的问题，元组创建时默认包含了顺序。元组一般长度任意(但一个元组的长度是固定的可以通过继承来扩展长度)，如果做为返回数据不允许改变元组中数据的值，他只起一个信使的作用，为了安全可以设置final，也可以设置为private，然后定义get和set方法，这两种安全方式只是编码习惯而已没有好坏之分，建议用第一种。

public class TwoTuple<A,B> {
    public final A first;
    public final B second;
    public TwoTuple(A a, B b) { first = a; second = b; }
    public String toString() {
        return "(" + first + ", " + second + ")";
    }
} public class ThreeTuple<A,B,C> extends TwoTuple<A,B> {
    public final C third;
    public ThreeTuple(A a, B b, C c) {
        super(a, b);
        third = c;
    }
    public String toString() {
        return "(" + first + ", " + second + ", " + third +")";
    }
}
/*这样来调用，在运行时再指定参数，由于构造函数是有参数的所以需要初始化参数*/
new FourTuple<Vehicle,Amphibian,String,Integer>(new Vehicle(), new Amphibian(), "hi", 47);

二、通配符

2.1、super和extends

<? extends T>：该通配符所代表的类型是 T 类型的子类；
<? super T>：该通配符所代表的类型是T类型的父类；

class Fruit { }

class Apple extends Fruit { }

class Orange extends Fruit { }

class CovariantArrays {
    public static void main(String[] args) {
        //extends:面对这种情况最好使用这种方式，表示具有任何从Fruit继承的类型的列表
        List<? extends Fruit> flist = new ArrayList<Apple>();
        //super：上面的方式只能转型为Object或Fruit,如果想转为固定的类型,可以用super关键字
        List<? super Apple> apples;
        Fruit[] fruit = new Apple[10];
        fruit[0] = new Apple(); // OK
        try {
            // Compiler allows， but run ArrayStoreException:
            fruit[0] = new Orange();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

2.2、？

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<String>、List<Integer> 等所有 List<具体类型实参>的父类。

class CaptureConversion {
    static <T> void f1(Holder3<T> holder) {
        T t = holder.get();
        System.out.println(t.getClass().getSimpleName());
    }
    static void f2(Holder3<?> holder) {
        f1(holder); // Call with captured type
    }
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static void main(String[] args) {
        Holder3 raw = new Holder3<Integer>(1);
        f2(raw); //Integer
        
        Holder3 rawBasic = new Holder3();
        rawBasic.set(new Object()); 
        f2(rawBasic); // Object
    }
}

三、注意事项

3.1、注意事项

任何基本类型都不能做为泛型的类型参数，可以使用包装类型，JAVA有自动解压包的功能；
一个类不能实现同一个泛型接口的两种变体

interface Payable<T> {}

class Employee implements Payable<Employee> {}
class Hourly extends Employee implements Payable<Hourly> {} ///:编译错误

使用带有泛型类型参数的转型或instanceof不会有任何效果。必要时可以用@SuppressWarnings(“unchecked")来消除警告信息。如果还是强制要求转型，可以用List<Widgert> l1 = List<Widgert>List.class.cast();这种方式来强制转型
不能直接继承一个泛型，但可以指定类型后再继承
尽量不要把异常泛型化

3.2、类型擦除

泛型有一个限制，就是JDK中没有提供相关的方法获得真实运行时的类型，这意味着你在使用泛型时，任何具体的类型信息都被擦除了（Java 字节代码中是不包含泛型中的类型信息的），你唯一知道的就是你在使用一个对象。即泛型的真实类型全被还原成了最原始的类型或显示继承的类型。使用泛型的时候加上的类型参数，会被编译器在编译的时候去掉。这个过程就称为类型擦除。下面这段代码输出结果为true。

public class ErasedTypeEquivalence {
    public static void main(String[] args) {
        Class c1 = new ArrayList<String>().getClass();
        Class c2 = new ArrayList<Integer>().getClass();
        System.out.println(c1 == c2);
    }
}

如在代码中定义的 List<Object>和 List<String>等类型，在编译之后都会变成 List。JVM 看到的只是 List，而由泛型附加的类型信息对 JVM 来说是不可见的。如下面这个例子，注意第9和第16行的区别。

class HasF {
    public void f() { System.out.println("HasF.f()"); }
} 

class Manipulator<T> {
    private T obj;
    public Manipulator(T x) { obj = x; }
    //不能通过编译，因为边界被擦除了
    public void manipulate() { obj.f(); }
}

class Manipulator2<T extends HasF> {
    private T obj;
    public Manipulator2(T x) { obj = x; }
    //能通过编译，因为边界被擦除到了HasF
    public void manipulate() { obj.f(); }
} ///:~

class Manipulation {
    public static void main(String[] args) {
        HasF hf = new HasF();
        Manipulator<HasF> manipulator = new Manipulator<HasF>(hf);
        manipulator.manipulate();

        Manipulator2<HasF> manipulator2 = new Manipulator2<HasF>(hf);
        manipulator.manipulate();
    }
} ///:~

四、反射补偿

4.1、方案1

class Mime {
    public void walkAgainstTheWind() {
    }

    public void sit() {
        System.out.println("Pretending to sit");
    }

    public void pushInvisibleWalls() {
    }

    public String toString() {
        return "Mime";
    }
}

// Does not implement Performs:
class SmartDog {
    public void speak() {
        System.out.println("Woof!");
    }

    public void sit() {
        System.out.println("Sitting");
    }

    public void reproduce() {
    }
}

class CommunicateReflectively {
    public static void perform(Object speaker) {
        Class<?> spkr = speaker.getClass();
        try {
            try {
                Method speak = spkr.getMethod("speak");
                speak.invoke(speaker);
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                System.out.println(speaker + " cannot speak");
            }
            try {
                Method sit = spkr.getMethod("sit");
                sit.invoke(speaker);
            } catch (NoSuchMethodException e) {
                System.out.println(speaker + " cannot sit");
            }
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(speaker.toString(), e);
        }
    }
}

public class LatentReflection {
    public static void main(String[] args) {
        CommunicateReflectively.perform(new SmartDog());
        CommunicateReflectively.perform(new Mime());
    }
} /* Output:
Woof!
Sitting
Mime cannot speak
Pretending to sit
*///:~

4.2、方案2

public class Apply {
    public static <T, S extends Iterable<? extends T>>
    void apply(S seq, Method f, Object... args) {
        try {
            for (T t : seq)
                f.invoke(t, args);
        } catch (Exception e) {
            // Failures are programmer errors
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

class Shape {
    public void rotate() {
        print(this + " rotate");
    }

    public void resize(int newSize) {
        print(this + " resize " + newSize);
    }
}

class Square extends Shape {
}

class FilledList<T> extends ArrayList<T> {
    public FilledList(Class<? extends T> type, int size) {
        try {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                // Assumes default constructor:
                add(type.newInstance());
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

class ApplyTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<Shape> shapes = new ArrayList<Shape>();
        for (int i = 0; i < 10; i++)
            shapes.add(new Shape());
        Apply.apply(shapes, Shape.class.getMethod("rotate"));
        Apply.apply(shapes, Shape.class.getMethod("resize", int.class), 5);
        List<Square> squares = new ArrayList<Square>();
        for (int i = 0; i < 10; i++){
            squares.add(new Square());
        }

        Apply.apply(squares, Shape.class.getMethod("rotate"));
        Apply.apply(squares, Shape.class.getMethod("resize", int.class), 5);

        Apply.apply(new FilledList<Shape>(Shape.class, 10), Shape.class.getMethod("rotate"));
        Apply.apply(new FilledList<Shape>(Square.class, 10), Shape.class.getMethod("rotate"));

        SimpleQueue<Shape> shapeQ = new SimpleQueue<Shape>();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            shapeQ.add(new Shape());
            shapeQ.add(new Square());
        }
        Apply.apply(shapeQ, Shape.class.getMethod("rotate"));
    }
}

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一、定义

1.1、泛型对象

1.2、泛型方法

1.3、泛型接口

1.4、元组

二、通配符

2.1、super和extends

2.2、？

三、注意事项

3.1、注意事项

3.2、类型擦除

四、反射补偿

4.1、方案1

4.2、方案2

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