Java泛型(Java Generics)

一、什么是泛型

泛型的本质就是参数化类型,类似于将参数的类型定义成一个变量

二、为什么使用泛型

  • 泛化,可以用泛型代表任意的类型
  • 保证数据类型一致,在ArrayList这个泛型类中,通过设定不同的类型,可以往集合里面存储不同类型的数据类型,而且只能存储设定的数据类型,保证了数据类型的一致性
  • 代码复用,可以使用不同类型的参数执行相同的操作
  • 类型安全,泛型中的类型在使用中指定,不需要强制转换
  • 提高运行效率,使用泛型可以减少使用Object类型说需要的装箱和拆箱操作,减少系统开销

三、泛型的使用

1、常用的泛型变量

  • T 类型(Type)
  • K 键(Key)
  • V 值(Value)

2、泛型类

最简单的泛型类设计如下:

class GenericsClass<T>{
    private T date;
    
    public T getDate(){
        return this.date;
    }
    
    public void setDate(T date){
        this.date = date;
    }
}

泛型类的类型参数可以是多个,如<K,V>,<T,K,V>等。

泛型类最常用的应用场景是元组,由于return只能返回单个对象,如果我们构建一个元组,便可以返回多个数据,免去构建大量返回类的繁琐工作。

元组的构造例子如下:

class Tuple<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 static void main(String[] args){
        Tuple<String,Integer> tuple = new Tuple<>("Tuple",100);
        System.out.println(tuple); //输出结果:(Tuple,100)
    }
}

3、泛型接口

泛型接口简单示例如下:

public interface GenericesInterface<T>{
    public void setDate(T date);
    public T getDate();
}

泛型实现类的两种示例如下:

class GenericesImpl implements GenericesInterface<String>{
    @Override
    public String getDate(){
        return "String";
    }
    
    public static void main(String[] args){
        GenericesImpl a = new GenericesImpl();
        System.out.println(a.getDate());
    }
}

class GenericesImplTwo<T> implements GenericesInterface<T>{
    private T date;
    
    public void setDate(T date){
        this.date = date;
    }
    
    @Override
    public T getDate(){
        return date;
    }
    
     public static void main(String[] args) {
        GenericesImplTwo<String> a = new GenericesImplTwo<>();
        a.setDate("String");
        System.out.println(a.getDate());
    }
}

如果实现类不声明泛型,需要将使用泛型的地方替换为具体的数据类型

4、泛型方法

泛型方法简单示例如下:

public <T> void genericesMethod(T date){
    System.out.println(date);
}

并非使用了泛型参数的方法就是泛型方法,只有在修饰符与返回值中间声明了泛型参数类型,才是泛型方法,此时才可以在方法中使用泛型。

5、泛型通配符

  • 上界通配符 <? extents Parent> 可以使用该类及其子类
  • 下界通配符 <? super Child> 可以使用该类及其父类
  • 无限制通配符 <?> 不限制类型

6、限定泛型类型变量

  • 对类的限定:
public class GenericesClass<T extends List & Serializable>{
   ......
}
  • 对方法的限定:
public static<T extends List>T genericesMethod(T date) {
    ......
}

四、泛型擦除

1、什么是泛型擦除

泛型擦除指在编译阶段,将泛型替换为他的边界类型,即非限定类型变量替换为Object,限定泛型类型则替换为第一个边界限定类型,如<T extends ArrayList>中T替换成ArrayList。虚拟机在运行阶段不识别泛型。泛型擦除本质上还是使用了类型的强制转换,不过由于编译阶段已经对数据进行过校验,保证了数据的一致性,所以是一种比较安全的转换。

2、为什么会使用泛型擦除

泛型在设计的时候为了兼容原来的旧代码,使用了泛型擦除

五、泛型是否协变

泛型并不是协变的,例子如下:

Number[] a = new Integer[10]; //正确
List<Number> a = new ArrayList<Integer>; //错误

这样做保证了放入的数据的类型一致

六、泛型的约束和局限性

  • 泛型类不能实例化
  • 基本数据类型不能作为泛型类型
  • 无法使用instanceof关键字或==判断泛型类的类型
  • 泛型类不能继承Exception或者Throwable
  • 泛型参数是继承关系的泛型类之间是没有继承关系的
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